Системы естественного освещения: Системы естественного освещения — Здания высоких технологий — Инженерные системы

Разное / 29.01.1974 / alexxlab / 0

Системы естественного освещения — Здания высоких технологий — Инженерные системы

Системы естественного освещения

Николай Шилкин

Окно – неотъемлемый элемент любого здания, который мы привыкли рассматривать больше как часть архитектурного облика.
Помимо визуального эстетического комфорта, оно предоставляет широкие возможности для организации естественного освещения и вентиляции, пассивного использования теплоты солнечной радиации и т. д.

Но, пожалуй, больший потенциал – в естественном освещении, варианты организации которого на данный момент достаточно обширны.
Несмотря на множество преимуществ естественного освещения, в мировой практике найдется немного примеров зданий, в которых такая система являлась бы одной из ключевых особенностей проекта. Яркие исключения, к примеру, здание Commerzbank в Германии или «Стеклянный дом» в Дании.

Проведенные в разных странах исследования показали положительное влияние солнечного света на здоровье человека и его работоспособность. Люди, находящиеся в здании, обычно предпочитают использовать естественное освещение при достаточной освещенности пространства, отсутствии резкого или очень яркого света, а также при защите помещений от перегрева.

Помимо этого, естественное освещение – это эффективный энергосберегающий инструмент. Следует понимать, что его применение не приводит непосредственно к энергосбережению. Снижение затрат энергии происходит за счет уменьшения использования искусственного освещения. По оценке западных специалистов, в некоторых случаях такое снижение может достигать 70 %. Несмотря на то что отдельные элементы системы естественного освещения, такие как автоматические шторы-жалюзи, и требуют энергии для своей работы, их энергозатраты очень малы по сравнению с потенциальной экономией электрической энергии.

Проектировать систему естественного освещения желательно во вновь возводимых зданиях, поскольку при реконструкции это обычно приводит к значительным капитальным затратам (в этих зданиях гораздо больший экономический эффект могут дать такие мероприятия, направленные на организацию энергоэффективного искусственного освещения, как, например, установка энергосберегающих ламп, автоматическое отключение освещения, автоматическая регулировка освещенности и т. д.).

Приняв решение об устройстве в здании системы естественного освещения, необходимо учитывать и сопутствующие недостатки. Один из самых существенных состоит в том, что интенсивность естественного освещения может значительно меняться в зависимости от времени года, времени суток и погодных условий, причем эти изменения носят случайный характер. В связи с этим обстоятельством в здании с преимущественным естественным освещением предусматривается и искусственное, обеспечивающее необходимую освещенность обслуживаемых помещений в пасмурные дни и после наступления темноты.

На возможность использования только естественного освещения в течение всего светлого времени суток или необходимость дополнительного искусственного освещения влияют и другие факторы: климатические особенности района строительства, ориентация помещений относительно сторон света, глубина помещений, размеры светопроемов, внешние препятствия и т. д.

Поскольку применение в зданиях преимущественно естественного освещения предполагает наличие большой площади светопрозрачных ограждений, существует риски больших теплопотерь через конструкции в зимний период и перегрева помещений под действием теплоты солнечной радиации в летнее время. Однако сейчас в строительстве широко распространены окна с теплозащитными характеристиками, сравнимыми с теплозащитными характеристиками стен, и специальным покрытием, снижающим риск перегрева, но пропускающим свет видимого диапазона. Такие окна открывают новые возможности использования в зданиях преимущественно естественного освещения (см., например, статьи Ю. А. Табунщикова «Неизученные возможности окон» и «Окно как элемент здания высоких технологий»).

Организовать естественное освещение возможно различными способами. Некоторые из вариантов рассмотрены в статье далее.

Вертикальные окна

Традиционные вертикальные окна, получившие наибольшее распространение, позволяют обеспечить естественное освещение самым простым способом, но их эффективность ниже, чем, например, у зенитных фонарей. Вертикальные окна более эффективны для естественного освещения вертикальных поверхностей, противостоящих окнам. В большинстве случаев окна площадью примерно 20 % от площади помещения обеспечивают достаточное освещение в глубине этого пространства на расстоянии от окон, в 1,5–2,5 раза превышающем высоту данного помещения. Части помещения, расположенные дальше этого расстояния, требуют дополнительного искусственного освещения.

Использование естественного освещения посредством вертикальных окон больше зависит от геометрической формы и размеров помещения, чем, например, применение остекленных участков кровли.

Маленькие помещения, наибольшая часть пространства которых расположена близко к окнам, будут освещены естественным образом лучше всего, в то время как освещенность в глубине узкого длинного помещения с окном на короткой стороне будет недостаточна.

Увеличение площади окон позволяет повысить общую освещенность помещения, однако при этом возрастает неравномерность освещенности разных частей помещения. Для выравнивания яркости в этом случае требуется искусственное освещение, что уменьшает энергетическую эффективность проекта.

Увеличенная площадь остекления, как правило, повышает нагрузку на систему климатизации здания. Возможен ряд мероприятий, позволяющих уменьшить это влияние. Одно из них состоит в использовании в конструкции окон остекления, уменьшающего теплопотери или теплопоступления примерно на 60–80 %. Окна с нанесенным на них зеркальным отражающим покрытием широко распространены в коммерческих зданиях. Такие окна задерживают теплоту солнечной радиации (в ближнем инфракрасном диапазоне – в соответствии со стандартом ISO 20473:2007 диапазон инфракрасного излучения подразделяется на три более мелких диапазона (см. таблицу ниже)), но не мешают поступлению света в видимом диапазоне. Специальные покрытия, цветные стекла, заполнение стеклопакетов инертным газом – все эти методы позволяют снизить теплопроводность, конвекцию и излучение через заполнения светопроемов.

Солнцезащитные устройства

Солнцезащитные устройства дают возможность использовать преимущества естественного освещения без существенной нагрузки на систему климатизации здания в летнее время. Наиболее эффективную защиту от перегрева обеспечивают солнцезащитные элементы, расположенные снаружи. Внутренние солнцезащитные элементы ограждают людей, находящихся в помещении, от прямых солнечных лучей и яркого света. Поскольку теплопоступления от солнечной радиации в этом случае могут приводить к перегреву, необходимо обеспечить ассимиляцию теплоизбытков посредством вентиляции или системы кондиционирования воздуха.

Одним из недостатков внешних солнцезащитных элементов в ряде случаев является необходимость их регулярной очистки, т. к. на внешних горизонтальных поверхностях может скапливаться значительное количество пыли. Одним из наиболее популярных способов решения этой проблемы является использование штор-жалюзи, интегрированных в окна.

При нанесении на вогнутую сторону отдельных элементов горизонтальных штор-жалюзи зеркального светоотражающего покрытия и установке их вогнутой стороной вверх солнечный свет может направлятьсяв верхнюю часть помещения.

Атриумы и застекленные переходы

Атриум представляет собой внутренний дворик со стеклянной кровлей. Пространство внутри атриума обычно используется как вестибюль или место отдыха. Стеклянная кровля обеспечивает естественное освещение самого атриума, а также непосредственно примыкающих к нему помещений. Такое решение часто применяют для организации естественного освещения в зданиях торговых центров, музеев, гостиниц.

Застекленные переходы подобны атриумам, но более протяженны. Они могут соединять части здания или группу зданий.

Здание Commerzbank, Франкфурт-на-Майне (Германия)

В высотном здании Commerzbank (архитектор Норман Фостер, 1997) используются главным образом естественное освещение и естественная вентиляция.

Из каждого офиса или части здания открывается вид на город. Спирально по всему зданию расположены зимние сады высотой в четыре этажа – они улучшают микроклимат и создают совершенно иную рабочую обстановку.

Центральная часть здания занята огромным треугольным атриумом, проходящим по всей высоте здания. Он является каналом естественной вентиляции для смежных с ним офисных помещений здания, в которых также обеспечивается естественное освещение. Норман Фостер называет центральный атриум «стеблем», а офисные этажи, расположенные вокруг атриума с трех сторон, – «лепестками».

Естественное освещение. Использование естественного освещения значительно снижает эксплуатационные затраты и, кроме этого, улучшает психологический комфорт находящихся в здании людей.

Прозрачность здания и стеклянные перегородки между офисными помещениями и коридорами позволяют достичь высокого уровня освещенности дневным светом на всех рабочих местах.

На каждом уровне одна из треугольных секций здания является открытой и составляет часть зимнего сада. Такая конструкция позволяет каждому офису либо иметь вид на город, либо – на атриум и сад.

Зимние сады дают возможность свету проникать к внутренним стенам каждого крыла. Эти сады обеспечивают «природный вид» для сотрудников офисов и вместе с атриумом участвуют в организации естественной системы вентиляции для всего здания.

Климатизация. В здании применяется комбинация естественной и механической вентиляции и не используется традиционная система кондиционирования воздуха. Все механические системы и окна управляются интеллектуальной системой, которая обеспечивает оптимальный режим работы вентиляции, отопления и охлаждения, а также позволяет сотрудникам индивидуально регулировать параметры микроклимата непосредственно в рабочей зоне.

Светопрозрачные ограждения офисов здания сделаны двухслойными. Внешняя оболочка (первый слой) имеет щелевые отверстия, через которые наружный воздух проникает в полости между слоями. Окна, в том числе и те, которые расположены на верхних этажах, могут быть открыты, что обеспечивает естественную вентиляцию непосредственно до уровня 50‑го этажа. Окна, выходящие в атриум, также могут быть открыты.

Снижение затрат энергии на отопление здания достигается использованием теплозащитного остекления с коэффициентом теплопередачи приблизительно 1,4–1,6 Вт/(м²•°C). Этому также способствуют и зимние сады, являющиеся дополнительным источником теплопоступлений за счет аккумулирования теплоты солнечной радиации.

Снижение затрат энергии на охлаждение здания достигается путем использования герметичных двойных стеклопакетов, заполненных инертным газом и отражающих инфракрасное излучение. Такие стеклопакеты используются в зимних садах, а также в стенах, несущих малую нагрузку, по периметру офисных помещений.

При этом солнцезащитные устройства устанавливаются между стеклопакетом и внешней светопрозрачной оболочкой здания.

Зенитные фонари

Зенитные фонари обеспечивают естественное освещение помещений через остекленные проемы в кровле здания. Посредством горизонтального зенитного фонаря в помещение поступает примерно в три раза больше дневного света, чем через вертикальное окно такого же размера. Поскольку зенитные фонари могут быть расположены в плане ближе к центральной части помещения, они создают равномерное освещение по всей площади.

Естественное освещение через зенитные фонари хорошо сочетается с искусственным освещением. Если при этом использовать автоматические приборы управления, то получается существенно снизить затраты электрической энергии. Однако зенитные фонари сильно повышают риск перегрева, поэтому необходимо также использовать различные солнцезащитные устройства.

Призматические, или угловые, зенитные фонари, в отличие от плоских, способны не только пропускать, но и перенаправлять свет. Они могут быть разработаны таким образом, что в летнее время, когда солнце находится высоко над горизонтом, его лучи будут частично отражаться, а в зимнее время, когда потребность в освещении выше, лучи солнца, расположенного низко над горизонтом, будут направляться в обслуживаемое помещение.

Это же справедливо и для различного времени суток: в утренние и вечерние часы солнечные лучи перенаправляются в здание, а ближе к полудню солнце поднимается выше и его лучи отражаются, чем снижается риск перегрева.

Летом горизонтальные зенитные фонари пропускают больше света и теплоты, чем зимой. Поэтому предпочтительны вертикальные или полувертикальные фонари (так называемые ленточные окна, расположенные выше уровня головы, и светоаэрационные фонари).

При разработке этих устройств учтен зенитный угол солнца. С помощью них можно регулировать количество дневного света и зимой и летом. В теплое время года окна создают препятствие прямым солнечным лучам, а в холодное – пропускают солнечный свет и отражают его внутрь.

Световая полка

Световая полка представляет собой горизонтальный отражатель, который изменяет направление солнечных лучей.

Свет проникает в помещение не напрямую, а зигзагообразно, сначала отражаясь от полки и затем об потолок, что приводит к более равномерному освещению помещения.

Основным преимуществом этого решения является наибольший тепловой комфорт, который особенно ощущается в летнее время.

Конструкция световой полки не должна исключать теплопоступления и в зимний период.

Световой колодец

Световой колодец (световая шахта, канал) может передавать дневной свет в самые отдаленные уголки здания, исключая при этом ненужные теплопоступления. Это одно из главных его преимуществ.

Световой колодец отличается более сложной конструкцией по сравнению с другими системами естественного освещения. Дневной свет поступает в помещение благодаря гелиостатам. Эти устройства позволяют собирать солнечный свет на зеркалах или линзах, расположенных в трубе, и направлять свет к необходимому помещению. Как правило, внутренняя сторона трубы облицована металлом, позволяющим проводить свет без значительных потерь.

Системы управления освещением

Ни одна система естественного освещения не обеспечит необходимую экономию энергии, если она не сопряжена с системой управления, регулирующей и снижающей потребность в искусственном освещении.

Когда возникает необходимость, система управления подключает в работу систему искусственного освещения, тем самым поддерживая комфортный для людей уровень освещенности помещения. Желательно, чтобы датчики дневного света располагались в различных точках помещения и автоматически регулировали степень искусственного освещения. В офисных зданиях такой комбинированный способ освещения позволяет снизить потребность в электроэнергии на 30–70 %. Как показали испытания, затемнение не оказывает существенного влияния на срок службы и световой поток люминесцентных ламп.

Отражающие потолки

Применение отражающих поверхностей, главным образом потолков, в освещенных помещениях может существенно повысить проникновение дневного света во внутреннее пространство, тем самым уменьшив нагрузку на систему искусственного освещения. В некоторых случаях площадь освещения дневным светом в два раза превышает стандартные показатели. Для усиления эффекта отражающие потолки рекомендуется использовать в комбинации с другими системами естественного освещения, например, световыми полками.

Стеклянные здания

Особый интерес с точки зрения возможностей естественного освещения представляют здания с большой площадью светопрозрачных ограждающих конструкций или полностью стеклянные. Главной проблемой при строительстве таких зданий является риск неприемлемо высоких температур в помещениях в летнее время. В последние годы в связи с появлением новых светопрозрачных ограждающих конструкций с повышенными теплозащитными характеристиками число таких зданий непрерывно растет.

Много внимания стеклянным зданиям уделяется, например, в Финляндии. Примером такого подхода является информационный центр KORONA в поселке Виикки, университетском районе Хельсинки. В этом здании располагаются Научная библиотека Хельсинского университета и филиал библиотеки Хельсинки, а также администрация факультетов и другие вспомогательные университетские службы, помещения для преподавания и проведения лекций. Здание информационного центра имеет двойную стену, причем внешний слой выполнен из светопрозрачных элементов. В пространстве между стенами располагаются сады. Воздух для системы кондиционирования воздуха забирается из разных зон этого пространства в зависимости от требований параметров приточного воздуха в разное время суток и в разное время года.

Строительство полностью стеклянных зданий, безусловно, требует индивидуального подхода, однако этот опыт может оказаться полезным при проектировании и эксплуатации энергоэффективных зданий в регионах с холодным климатом.

 «Стеклянный дом», Эгебьергерд (Дания)

Экспериментальный двухэтажный жилой дом общей площадью 205 м² (архитектурное бюро Lundgaard & Tranberg, 1996) представляет интерес с точки зрения влияния наружных ограждающих конструкций не только на естественную освещенность, но и на энергопотребление и микроклимат в помещениях.

Наружные ограждающие конструкции. Практически целиком выполнены из прозрачного и полупрозрачного с текла с повышенными теплозащитными характеристиками (коэффициент теплопропускания варьируется от 0,4 до 0,8 в зависимости от типа конструкции).

Сопротивление теплопередаче стеклянного фасада составляет в среднем 1,0 м²•°C/Вт. Д ля рассеивания яркого солнечного света используется матовая пленка, нанесенная на участки с прозрачным остеклением. Общая площадь остекления – 216 м², при этом площади прозрачных и полупрозрачных участков примерно равны.

Коэффициент остекления составляет 95 % для фиксированных прозрачных и полупрозрачных панелей и 45 % для окон. Д ля снижения теплопоступлений от солнечной радиации используются солнцезащитные устройства в виде легких, но плотных тканевых роликовых штор, расположенных на внутренней стороне ограждающих конструкций.

Вентиляция. В здании запроектирована механическая вентиляция (на кухне, в ванной комнате и в туалете), а также естественная (жилые помещения). Приток воздуха при естественной вентиляции осуществляется через три зенитных фонаря, через окна в верхней части здания и дверные проемы с применением системы управления. При превышении в помещениях заданной температуры два зенитных фонаря и половина окон открываются автоматически для естественного проветривания. Жители дома также могут проветривать помещения, открывая окна или наружные двери.

Отопление. Система водяного отопления включает в себя конвекторы и радиаторы.

Полученный опыт. В период эксплуатации «Стеклянного дома» велись измерения потребляемой тепловой энергии, электричества и воды, а также температуры помещений, кратности воздухообмена в помещениях и освещенности помещений.

Фактические затраты тепловой энергии на отопление и горячее водоснабжение, измеренные в отопительный период с сентября 1997 года по апрель 1998 года, оказались выше ожидаемых на 67 % и составили 19 100 кВт•ч. Это произошло из-за расхождений между расчетными и реальными параметрами наружного климата, а также более низкими, чем ожидалось, теплозащитными характеристиками ограждений.

Средние удельные теплопоступления от солнечной радиации через ограждающие конструкции оказались практически равны средним удельным теплопотерям через эти конструкции. Создатели здания подсчитали, что в климатических условиях Дании для фасадов южной, западной и восточной ориентации отношение удельных теплопоступлений от солнечной радиации за отопительный период к удельным теплопотерям через светопрозрачные ограждающие конструкции делает применение таких конструкций более выгодным, чем использование непрозрачных ограждающих конструкций с сопротивлением теплопередаче ниже 3,3 м2•°C/Вт. Значительные теплопотери через ограждающие конструкции северной ориентации частично компенсируются снижением электропотребления на освещение за счет использования естественного освещения.

Эффективность вентиляции и солнцезащиты оценивалась в летний период, когда риск неприемлемо высоких температур в помещениях был особенно велик. В период наблюдений здание не эксплуатировалось и для естественного проветривания применялось только автоматическое открывание окон и зенитных фонарей.

При использовании солнцезащитных устройств средняя температура воздуха в помещении гостиной превышала температуру наружного воздуха на 2,8 °C, а в полдень превышение температуры воздуха доходило до 4,6 °C. Относительно низкая разность температур свидетельствует о высокой эффективности естественной вентиляции через автоматически открываемые окна и зенитные фонари при использовании солнцезащитных устройств.

Субъективная оценка. По отзывам проживавшей здесь в течение одного года семьи, наиболее важным преимуществом дома стала высокая естественная освещенность помещений. Однако, в солнечные летние дни очень яркий свет вызывал дискомфорт, заставляя жителей носить в доме солнечные очки. В пасмурные дни наиболее выгодным оказалось использование полупрозрачных окон. Кроме того, использование вместо светопрозрачных полупрозрачных ограждающих конструкций позволяет повысить чувство защищенности и увеличить психологический комфорт людей, находящихся в здании.

Рассмотренные варианты использования естественного освещения позволяют не только опосредованно снизить потребность здания в электроэнергии, но и создать в нем комфортную среду обитания. Несколько зарубежных исследований, направленных на изучение влияния светопрозрачных элементов здания на здоровье человека и его работоспособность, показали, в частности, высокую эффективность вертикальных окон и зенитных фонарей.

Например, отмечалось, что в больнице Пенсильвании пациенты, размещенные в палатах с красивым видом из окна, выписывались на 10 % быстрее, чем больные из обычных палат. Согласно исследованиям, проведенным в ряде школ в Калифорнии, Вашингтоне и Колорадо, успеваемость учеников стала выше в тех классах, где занятия проходили при высоким уровне естественного освещения. Этот показатель варьировался от 7 до 20 % в зависимости от места и предмета обучения. Еще одно наблюдение касалось зенитных фонарей. В регионах, где они показывали в два-три раза большую эффективность по сравнению с системами искусственного освещения, выявлялось увеличение продаж зенитных фонарей на целых 40 %.

Система естественного освещения должна быть хорошо продумана, чтобы выполнять свои функции максимально полно и избежать сопутствующих проблем, в частности, связанных с перегревом здания. Проектировать систему желательно на самой начальной стадии проекта, чтобы в дальнейшем не понести больших затрат на ее переустройство. Этому во многом способствует тесное сотрудничество между архитектором, инженером и другими участниками строительного процесса.

Следует понимать, что система естественного освещения не означает полного исключения использования искусственного света. Наибольший эффект достигается при применении автоматизированных систем управления естественным освещением, регулирующих искусственное освещение по потребности.

Литература

1. Табунщиков Ю. А., Бродач М. М., Шилкин Н. В. Энергоэффективное высотное здание // АВОК. 2002. № 3.
2. Табунщиков Ю. А., Бродач М. М., Шилкин Н. В. Энергоэффективные здания. М.: АВОК-ПРЕСС, 2003.
3. Табунщиков Ю. А. Неизученные возможности окон // АВОК. 2003. № 6.
4. Табунщиков Ю. А. Окно как элемент здания высоких технологий // Здания высоких технологий. 2013. Зима.
5. ISO 20473:2007. Optics and photonics – Spectral bands (ИСО 20473:2007. Оптика и фотоника. Диапазоны). ●

Энергосбережение

, Ограждающие конструкции

, Климатизация

, Естественное освещение

Системы естественного освещения: основные критерии, примеры внедрения и расчета

Добрый день, уважаемые читатели!
Сегодня пойдет речь об инновационных системах освещения зданий. Мы расскажем не только о том, как правильно конструировать и внедрять такие системы, но и как освещать помещения, в которых использование естественного света не представляется возможным. Для начала мы кратко расскажем о себе, о том, как мы работаем, и на примерах покажем, чего можно достичь, используя естественное освещение.

Естественное освещение. Оно замечательно уже тем, что ничего не стоит. При этом наша главная задача — уметь управлять им. Поскольку одной из самых обсуждаемых тем в мире является глобальное потепление и колоссальные выбросы углекислого газа, внедрение энергосберегающих систем сейчас стало особенно актуальным.

Наша Лаборатория находится в Австрии, недалеко от Инсбрука, существует с 1976 г. и насчитывает сейчас более 50 сотрудников. Лаборатория света Бартенбах — независимое бюро, которое занимается проектированием, но не производством систем освещения.

В 2003 г. была основана Академия света Бартенбах. После успешного двухгодичного обучения новоиспеченные специалисты получают государственные дипломы об окончании этого заведения и степень Master of light and lighting («Магистр в сфере освещения»).

Благодаря собственному на­уч­но-техническому отделу мы детально изучаем системы как искусственного, так и естественного освещения. В процессе работы мы визуализируем многие проекты с помощью реальных макетов. Для этого в нашей лаборатории есть мастерская, которая занимается их изготовлением. Для заказчика эта возможность очень важна, поскольку ни красивые фотографии, ни компьютерные визуализации не позволят ему в полной мере оценит ь освещение как внутри здания, так и снаружи.

Рис. 1. Установка «Искусственное небо» и макет здания (фото Петера Бартенбаха)

Кроме того, мы можем показать, каким будет освещение в разное время суток, причем в реальном времени. С этой целью мы используем установку «Искусственное небо» (см. рис. 1). Вместе с макетом эта возможность является дополнительным аргументом для более скорого и, что самое главное для нас, положительного решения.

Рис. 2. Система естественного освещения шанхайского банка в Гонконге (иллюстрация Академии света Бартенбаха)

Еще одним подразделением, входящим в состав нашей лаборатории, является отдел изучения психологии восприятия, где изучаются и анализируются все аспекты восприятия света человеком. Как правило, такие проекты являются государственными и финансируются либо правительством Австрии, либо Евросоюзом.
Первым проектом в области естественного освещения в начале 1980-х гг. для нас стал шанхайский банк в Гонконге (см. рис. 2). Его главной особенностью является то, что дневной свет с помощью огромного отражателя перенаправляется внутрь помещения и через специальные призмы на крыше здания беспрепятственно проходит вниз (см. рис. 3).

Рис. 3. Система перенаправления естественного света внутри здания (макет) (иллюстрация Академии света Бартенбаха)

Проектирование естественного освещения

Какие критерии являются важными при проектировании естественного освещения? Их много, но основные среди них следующие.
1. Передача максимального количества дневного света в помещение, в котором находится человек.
2. Равномерное распределение света в помещении и практически полный отказ от искусственного освещения в светлое время суток. Отметим, что в одном из крупных проектов мы добились эконо­мии примерно в 300 тыс. евро в год только за счет того, что искусственное освещение не использовалось днем.
3. Необходимо, чтобы в здание не проникало слишком много сол­нечного света. Освещенность рабочего места, например в офисе, должна составлять 300…700 лк. Освещенность на улице в пасмурную погоду составляет порядка 10⁴ лк. Следует постоянно контролировать инфракрасную составляющую солнечного излучения, из-за которой возникает чрезмерная тепловая нагрузка. Наша задача — осветить, но не нагреть. Тщательный расчет системы позволяет летом снизить затраты на энергопотребление, которое расходуется на кондиционеры.
4. Снижение слепящего воздействия света до комфортного уровня.
5. У людей в помещении не должен теряться визуальный контакт с внешней средой, с улицей. Например, если речь идет об окне, необходимо сохранить его основную функцию.

Итак, ключевая проблема не в недостатке, а в излишке дневного освещения. Оно слепит и негативно влияет на работоспособность сотрудников офиса.
Вам знакома такая ситуация? Яркий свет из окна делает информацию на мониторе неразборчивой. (см. рис. 4).

При защите помещения от яркого света с помощью стандартных методов снижается слепящее воздействие света от окна, но при этом уменьшается уровень естественного освещения внутри комнаты.
В настоящее время известно множество интеллектуальных систем, позволяющих защитить помещение от прямых солнечных лучей и перенаправить рассеянный дневной свет вглубь помещения. Рассмотрим два варианта освещения на примере офиса. На следующем фото (см. рис. 5) — офис с ламелями, которые перенаправляют свет вглубь помещения и снижают слепящее воздействие света от окна.

Эта система была разработана в нашей лаборатории и применяется уже давно.
Через потолок, покрытый материалом с высокой степенью отражения, дневной свет перенаправляется вглубь помещения. Потолок с этим же покрытием мы используем для искусственного освещения. Видно, что на потолке нет ни одного светильника — они расположены внизу, благодаря чему искусственный свет падает под тем же углом, что и естественный. Таким образом, было реализовано качественное естественное освещение и одновременно с ним — искусст­венное.

Следующий проект — штаб-квартиры корпорации Гензим (Genzyme), Кембридж, США (см. рис. 6.1). Это здание имеет 13 этажей, фасад полностью остеклен. В центре здания — атриум, который распространяет свет по всему зданию. Для системы естественного освещения мы использовали как фасады, так и собственно атриум, и при этом осветили 90% всех рабочих мест здания. Для бокового освещения использовались уже упомянутые отражающие ламели.

В облачную погоду система функционирует таким образом, что естественный свет перенаправляется вглубь офисов. Если же светит солнце и прямые лучи падают на фасад, система перенаправляет их, пропуская внутрь помещения только необходимую порцию света, не повышая тепловой нагрузки на офисные помещения.
Это здание использует на 42% меньше электроэнергии, чем подобное ему. Мы очень гордимся тем, что оно получило платиновую награду Green Build — наивысшую оценку, свидетельство качественного энергосберегающего проектирования зданий в Америке.
Профессиональный подход к проектированию естественного освещения также внес свою лепту в эти 42%. Благодаря естественному освещению мы снизили, с одной стороны, дополнительное искусственное освещение до минимума, а с другой — добились того, чтобы энергия, потребляемая системой кондиционирования помещений, уменьшилась в разы.
На следующей фотографии (см. рис. 7.1) представлен проект в разрезе. На крыше здания находятся призменные системы, которые перенаправляют свет. Это специальные акриловые платы, выполненные в виде призм. Если солнечные лучи попадают на призму под прямым углом, они отражаются назад. Если же свет падает под иным углом, он проходит через призму и проникает внутрь помещения, рассеиваясь внутри.

Положение подвижных призм оптимизируется в соответствии с перемещением солнца. Работая над проектом, нам хотелось также создать визуально красивое помещение, то есть оживить его изнутри с помощью солнечного света. Мы выполнили не только функциональные задачи, но и оживили помещение за счет достаточного количества солнечного света.
На крыше здания установлены гелиостаты — специальные отражатели, улавливающие солнечный свет и перенаправляющие его на дополнительный отражатель, который, в свою очередь, направляет его внутрь здания. На фото 7.2 — вид здания сверху вниз. Специальные призматические элементы, отражая солнечный свет, распределяют его хаотическим образом, благодаря чему у находящихся в здании людей возникают положительные эмоции даже на первом этаже.

Заходя в это здание, вы сразу попадаете в уютную атмосферу. Благодаря тому, что атриум оживлен солнечными «зайчиками», не чувствуется, что над вами еще 13 этажей.
Для того чтобы естественный свет максимально эффективно поступал вниз, на стены всех этажей нанесено высокоотражающее (степень отражения более 90%) алюминиевое покрытие, благодаря которому свет не теряется, а максимально эффективно перенаправляется вниз.
Следует заметить, что в следующем проекте мы впервые употребили призматические системы в таком большом количестве — крыша была покрыта ими практически полностью. Это здание немецкого Парламента в Бонне. Видно, как выглядит помещение внутри, его потолок (см. рис. 8).

Если здания расположены слишком близко друг к другу, то возможность передачи естественного света на первые этажи, выходящие во внутренний двор (см. рис. 9), очень невелика.

В данном проекте, который был выполнен в Мюнхене, одна стена внутреннего двора была полностью покрыта высокоотражающим алюминием, благодаря чему удалось перенаправить дневной свет вниз двора и удвоить уровень освещения.
Эти подвижные ламели (см. рис. 10) тоже следуют за солнцем, поэтому независимо от того, где оно находится, дневной свет отражается вниз двора. Благодаря этому решению у нас появилась возможность осветить офисные помещения на первом этаже таким количеством дневного света, которое отвечает принятым нормам.

Во многих зданиях для передачи внутрь естественного света можно обходиться следующими проемами (см. рис. 11, 12).

Это обыкновенный проем без каких-либо установок. Если в нем укрепить отражатели из алюминия, то количество естественного освещения под этим проемом увеличится в три раза. Так был выполнен проект здания аэропорта Цюриха.
Благодаря отражателям слепящее воздействие не возникало даже под углом — см. вид снизу вверх (рис. 13).

Следующий проект (см. рис. 14) был сдан в прошлом году. Это третий терминал сингапурского аэропорта Чанги. Наша лаборатория занималась как искусственным, так и естественным освещением в рамках данного проекта.

Только благодаря снижению уровня потребления искусственного освещения за год удалось сэкономить более 3 млн кВт электроэнергии. Таким образом, за этот период в атмосферу не поступило 2400 т углекислого газа, выбрасываемого при выработке электричества, или при работе двигателей более чем 900 автомобилей. Это огромное здание. Площадь одной только его крыши занимает более 65 тыс. кв. м.
Архитектурная идея заключалась в создании световых проемов в виде парусов. На основе этой идеи мы попытались реализовать естественное освещение в здании и построили модель для проверки количественных показателей. Макет был выполнен в масштабе 1:33 (см. рис. 15).

Мы проверили его качественные характеристики в установке, имитирующей естественное освещение. Она называется «Искусственное небо» и имеет диаметр 6 м (см. рис. 1). Подобные макеты можно размещать внутри нее и проверять любое освещение, возникающее в светлое время суток. Как уже отмечалось, заказчик может легко и быстро принять решение на основе модели.
На всей площади крыши было установлено более 900 таких прямоугольных проемов (см. рис. 16).

Каждый из них имеет один подвижный элемент, который мы с любовью назвали «крыльями бабочки» благодаря сходству конструкции с крыльями этого насекомого (см. рис. 17).

Если небо облачное, элемент перпендикулярен к площадке и открыт. Если же прямой солнечный свет попадает на проем, лопасти прикрываются. Даже если солнце стоит высоко и его лучи падают перпендикулярно, «крылья бабочки» раскрыты таким образом, что полностью перекрывают проем (см. рис. 18).

Внутри помещения очень светло, поскольку элементы на 20% перфорированы. Определенное количество солнечного света беспрепятственно поступает вниз, создавая оптимальную освещенность внутри помещения. Благодаря этим лопастям мы смогли намного снизить светонагрузку, отразив наружу основное количество прямых солнечных лучей. Конечно, в Сингапуре бывает и темное время суток, когда требуется искусственное освещение. Мы укрепили источники света внутри этого проема (см. рис. 19).

Большим плюсом этого решения является то, что тепловая нагрузка из-за искусственного освещения отсутствует. Техническое обслуживание выполняется очень просто, потому что его можно проводить и снаружи помещения. Чтобы снять слепящее воздействие естественного освещения, перенаправить его вниз, был создан проем параболического типа. В данном случае снова использовалось высокоотражающее свойство алюминия.
На рисунке 20 — устройство параболического проема и крыльев бабочки .

По фотографиям общего плана видно, что дневное освещение не слепит (см. рис. 21).

Только туда, где внутри здания находится оранжерея с пальмами, поступает дозированный, более яркий солнечный свет (см. рис. 22).

Лишь некоторые проемы выполняют такую функцию, поскольку мы хотели избежать повышенной светонагрузки. Чтобы чувствовать солнце, светлый день, хорошую погоду, достаточно и этих элементов.
На этом фото видно (см. рис. 23), как небольшая световая труба позволяет освещать, например, подземную парковку. Благодаря этому освещению у человека пропадает ощущение того, что он находится в подземном пространстве.

На рисунке 24 видна верхняя часть световодов, выведенная на улицу.

Имитация дневного света

Естественно, мы не можем не рассказать и о тех случаях, когда невозможно использовать дневное освещение внутри зданий. Поэтому мы применяем материалы, которые имитируют дневной свет.
С помощью алюминиевых потолков мы создаем ощущение дневного света, поскольку помещение кажется выше в два раза. Видно, что в такие алюминиевые потолки можно встраивать практически незаметные глазу системы искусственного освещения. Они выполнены на светодиодной основе (см. рис. 25).

Такую светодиодную систему мы разработали в лаборатории — через небольшие отверстия диаметром 8 мм можно освещать все помещение (см. рис. 26, 27).

Разработанные модули используются и для белых потолков: вы видите пример помещения, которое освещено исключительно с помощью светодиодов, работающих в режимах «дневное освещение» и «вечернее освещение». В данном случае важно то, что вечером свет более мягкий и теплый, чем днем (см. рис. 28, 29).

Таким образом, в помещении, где нет солнечного света, система поддерживает психофизиологический баланс человека, работу его внутренних биологических часов.
Другой вариант — использование не глянцевых и не матовых материалов, а материалов с призменным, зубчатым поперечным сечением. Видно (см. рис. 30), что высота потолка в данном случае невелика, но при первом взгляде кажется, что она намного больше.

Светильники расположены на стене. Благодаря микроструктуре потолка свет падает под прямым углом вниз. Положительный эффект от такого освещения в том, что высота помещения кажется намного большей, чем на самом деле.
Что ж, естественно, в рамках одной статьи нам трудно раскрыть все тонкости конструирования и применения систем естественного освещения. Но мы надеемся, у нас еще будет возможность выступить на страницах журнала «Современная светотехника». До новых встреч!

Системы естественного освещения

Естественное освещение является эффективным инструментом энергосбережения. Его использование не тождественно энергосбережению. Энергозатраты можно снизить, уменьшив использование искусственного освещения. Хотя для работы отдельных элементов систем естественного освещения, например, автоматических штор-жалюзей, требуются затраты энергии, они являются незначительными.

Элементы систем естественного освещения

Система естественного освещения состоит из различных элементов:

1. Элементы, способствующие поступлению света в различные части обслуживаемого помещения, к примеру, световые каналы или светопроемы.

2. Элементы, которые пропускают свет из определенного помещения в остальные помещения.

3. Управляющие элементы, такие как солнцезащитные устройства.

4. Системы управления, которые обеспечивают контроль за уровнем искусственного освещения (в случае необходимости).

Проектирование систем естественного освещения

Занимаясь проектированием данных систем, нужно учитывать следующие критерии:

1. Передача максимума солнечного света в помещение с людьми.

2. Обеспечение равномерности распределения света в помещении и отказ от применения днем искусственного освещения.

3. Недопущение проникновения избытка солнечного света в помещение. Так, освещенность офиса не должна превышать 700 лк.

4. Нормализация слепящего воздействия.

5. Наличие визуального контакта с внешней средой.

Системы с трубчатыми световодами

Необходимо подчеркнуть, что естественное освещение, для получения которого используются традиционные светопроемы, является недостаточно эффективным. Поэтому актуальным является внедрение систем с полыми трубчатыми световодами. В соответствии с результатами исследований было выявлено, что один световод вполне может обеспечить естественным освещением многие вспомогательные помещения и помещения, где временно пребывают люди.

Использование множества световодов, имеющих большой диаметр (600 мм), обеспечивают полноценное естественное освещение. Поскольку внутренняя полость световодов герметична, а конвекционный теплообмен в ней незначителен, теплопотери световодов минимальны.

Специальная оценка условий труда

В отличие от светопроема, световод может собирать как прямой солнечный свет, так и рассеянный небесный. Светопроем может пропускать лишь второй компонент, если он специально не направлен на юг. Возможны проблемы слепящего действия и излишней инсоляции. Окна приходится тонировать, что снижает возможность пропускания света.

Естественное освещение и его нормы

Виды естественного освещения зданий

Системы естественного освещения являются идеальным вариантом практически для любых зданий и сооружений. Ведь в отличии от искусственного света естественный не имеет мерцаний, обеспечивает полную светопередачу, комфортен для глаз и конечно же является совершенно бесплатным.

Да и вообще приятный, согревающий луч света всегда наполняет комнату особой атмосферой. Поэтому не удивительно что с древних времен люди стараются в своих зданиях обеспечить максимум естественного света.

Типы естественного освещения

За время своего развития человечество придумало немало способов обеспечить свое жилище солнечными лучами. Но все эти способы условно можно разделить на три способа.

Боковое освещение естественное

Итак:

• Наиболее часто применяемым является боковое освещение. В данном случае свет струится через проем в стене и падает на человека сбоку. Откуда пошло и название.

Боковое освещение достаточно просто реализуемо и обеспечивает качественную освещенность внутри дома. В то же время в широких залах, когда стены противоположные от окна расположены далеко, солнечный свет далеко не всегда достает во все уголки комнаты. Для этого увеличивают высоту оконных проемов, но такой выход не всегда возможен.

Верхнее освещение естественное

• Более интересным для таких помещений является верхнее освещение. В этом случае свет падает из проемов в крыше и струится на человека сверху.

Такой вид освещения является практически идеальным. Ведь при правильном планировании можно обеспечить освещенность любого уголка дома.

Но как вы понимаете он возможен только при одноэтажном планировании. Да и теплопотери у такого вида естественного освещения на порядок выше. Ведь теплый воздух всегда поднимается вверх, а там холодные окна.

Комбинированное освещение естественное

• Именно поэтому существует освещение естественное комбинированное. Оно позволяет взять лучшее из первых двух видов. Ведь комбинированным называется освещение, при котором свет на человека падает как сверху, так и снизу.

Но как вы понимаете такой вид освещения так же возможен только в одноэтажном здании или на верхних этажах многоэтажных зданий. Но вот стоимость таких оконных систем является не маловажным ограничивающим фактором их применения.

Методы правильного планирования естественного освещения

Но зная виды естественного освещения мы не на шаг не приблизились к раскрытию вопроса как организовать правильное освещение у себя дома? Для ответа на него давайте мы шаг за шагом разберем основные этапы планирования.

Нормы естественного освещения зданий

Для того чтоб правильно спланировать освещение мы прежде всего должны ответить на вопрос, а какое оно должно быть? Ответ на этот вопрос нам дает СНиП 23 – 05 – 95 который устанавливает нормы КЕО для промышленных, жилых и общественных зданий.

Расчет КЕО

• КЕО – это коэффициент естественного освещения. Он является соотношением между уровнем естественного освещения в определенной точке дома и освещенностью вне помещения.
• Оптимальность данного параметра рассчитана научно-исследовательскими институтами и сведена в таблицу, которая стала нормой при проектировании. Но дабы пользоваться этой таблицей нам необходимо знать нашу широту.

Зоны светового климата

• Из уроков БЖД и географии вы должны помнить, что чем южнее, тем интенсивность солнечного потока выше. Поэтому вся территория нашей страны была разделена на пять зон светового климата, каждая из которых имеет два подвида.
• Зная нашу зону светового климата, мы наконец можем определить необходимый нам КЕО. Для жилых зданий он составляет от 0,2 до 0,5. Причем чем южнее, тем КЕО меньше.
• Это связано опять-таки с географией. Ведь чем южнее, тем освещенность вне помещения выше. А КЕО это отношение освещенности вне помещения и внутри его. Соответственно для создания одинакового уровня освещенности для домов на юге и севере последним придётся приложить больше усилий.

Точка расчета КЕО

• Чтоб двигаться дальше, нам необходимо узнать, а где эта точка в доме для которой мы будем определять уровень освещенности? Ответ на этот вопрос нам дают п.5.4 – 5.6 СНиП 23 – 05 -95.
• Согласно им, при двухсторонем боковом освещении жилых помещений нормируемой точкой является центр комнаты. При одностороннем боковом освещении нормируемой точкой является плоскость в метре от стены противоположной окну. В остальных помещениях нормируемой точкой является центр помещения.

Обратите внимание! Для одно-, двух- и трехкомнатных квартир такой расчет делается для одной жилой комнаты. В четырехкомнатной квартире такой расчет делается для двух комнат.

Точки расчета КЕО для различных систем освещения

• Для верхнего и комбинированного освещения нормируемой точкой является плоскость в метре от наиболее затемненных стен. Эта норма относится и к промышленным помещениям.
• Но все что мы привели выше инструкция предписывает применять для жилых и общественных зданий. С производственными все немного сложнее. Дело в том, что производства бывают разные. На одних обрабатываю метровые заготовки, а на других имеют дело с микросхемами.
• Исходя из этого все виды работ разделили на восемь классов в зависимости от разряда зрительной работы. Там, где обрабатывают изделия меньше 0,15 мм отнесли к первой группе, а там, где точность не особенно нужна отнесли восьмой. И вот для промышленных предприятий КЕО выбирают исходя из разряда зрительной работы.

Выбор оконных систем для здания

Естественный свет в наше здание будет проникать через окна. Поэтому зная нормы, которые нам необходимо соблюсти, можно переходить к выбору окон.

• Самой перовой задачей является выбор оконных систем. То есть мы должны определиться какое у нас будет освещение – верхнее, боковое или комбинированное в каждой комнате. Для ответа на этот вопрос нужно учитывать архитектурное строение здания, его географическое расположение, используемые материалы, теплоэффективность дома и конечно не маловажную роль отыграет цена.
• Если вы делаете выбор в пользу верхнего освещения, то вы можете использовать так называемые светоаэрационные или зенитные фонари. Это специальные конструкции, которые зачастую кроме света обеспечивают еще и вентиляцию зданий.
• Светоаэрационные фонари в большинстве случае имеют прямоугольную форму. Это связано с удобством монтажа. В то же время наиболее удачными в плане освещения считается треугольная форма. Но для треугольных фонарей практически не существует надёжных систем поднятия окон для вентиляции.
• Светоаэрационные фонари обычно устанавливают над промышленными зданиями с большим внутренним тепловыделением, либо на зданиях, расположенных в южных широтах как на видео. Это связано с большими тепловыми потерями таких оконных систем.

• Зенитные фонари в последнее время получают все более широкое распространение как на производстве, так и в жилищном строительстве. Это связано с удобством монтажа таких систем и достаточно комфортной стоимостью. Тепловые потери у таких оконных систем не так велики, что позволяет успешно их применять и в северных широтах.

Обратите внимание! Для исключения вероятности получения человеком травм все горизонтальные и наклонные поверхности вертикального освещения должны иметь специальные сетки. Они необходимы для исключения падения обломков стекла.

• Если вы решили применить освещение помещений естественное бокового типа, то СНиП II-4-79 рекомендует отдавать предпочтение оконным системам стандартного типа. Для таковых систем уже произведены все необходимы расчеты и существуют даже рекомендации. Эти рекомендации вы можете увидеть в таблице ниже.

Оконные системы для бокового освещения

• Для бокового естественного освещения важным аспектом является затененность оконных систем от прилежащих зданий. Это необходимо учитывать при расчетах.

Угол падения солнечных лучей при боковом освещении

• Для зданий, в которых противолежащая от окна стена находится на значительном расстоянии, достаточно часто монтируют многоярусные оконные системы. Но при этом следует помнить, что высота одного яруса не должна превышать 7,2 метра.
• Очень важным аспектом при выборе оконных систем является их правильна ориентация по сторонам света. Ведь не для кого не секрет, что окна, выходящие на юг, дают значительно больше света. Это следует по максимум использовать в зданиях, строящихся в северных широтах. В то же время для зданий, строящихся в южных широтах, рекомендуется ориентировать окна на север и запад.

Ориентация световых проемов по сторонам света

• Это позволит не только более рационально использовать световой день, но и сократить затраты. Ведь для зданий в южных широтах для ограничения слепящего действия солнца монтируют специальные светозаграждающие устройства, а при правильной ориентации окон этого можно избежать.

Сочетание норм КЕО и норм освещённости

Но нормы КЕО рассчитаны далеко не для каждого вида здания. Иногда может случиться так, что по нормам КЕО освещенность достаточная, но нормы освещенности рабочего места не соблюдены.

Этот недостаток естественного освещения можно компенсировать путем создания совмещённого освещения, либо увязать через критическую наружную освещенность.

• Критической наружной освещенностью называется естественная освещенность на открытой площадке равная нормируемому значению искусственного освещения. Эта величина позволяет привести КЕО в соответствии с требованиями по искусственному освещению.
• Для этого используется формула Е_н=0,01еЕ_кр, где Е_н – нормируемое значение освещенности, е – выбранный норматив КЕО, а Е_кр – наша критическая наружная освещенность.

На фото нормы КЕО и требования к освещенности помещений

• Но даже этот способ далеко не всегда позволяет добиться требуемых нормативов. Ведь показатели естественного освещения далеко не всегда позволяют добиться нормируемых значений освещенности рабочего места. В первую очередь это касается зданий, расположенных в северных широтах, где и интенсивность светового потока ниже и тепловые потери не дают возможность установить большое количество окон.

Совмещенное освещение помещения

• Специально для нахождения золотой середины существует так называемый расчет приведенных затрат для естественного освещения. Он позволяет определить, что выгоднее для здания создать качественное освещение естественное или ограничится совмещенным, а может и вовсе искусственным освещением.

Вывод

Помещения без естественного освещения далеко не так комфортны, как здания с прямыми лучами солнечного света. Поэтому, при наличии такой возможности, естественный свет обязательно следует создавать для любых зданий и сооружений.

Конечно вопрос естественного освещения значительно более объемен и многогранен, но основные аспекты естественного освещения зданий мы вполне раскрыли, и мы очень надеемся, что это поможет вам в правильном выборе освещения для дома или предприятия.

SOLATUBE® — инновационная система естественного освещения

Несмотря на все достижения науки и техники, солнечный свет по-прежнему остается наиболее предпочтительным вариантом освещения. Система освещения Solatube® («солнечная труба»), разработанная австралийскими инженерами, дает возможность организовать доступ солнечного света, падающего на крышу дома, во внутренние помещения здания.

Система представляет собой установленное на кровле светоприемное устройство, соединенное с трубчатым световодом, который проходит через подкрышное пространство и служит для передачи света внутрь помещения. Купол светоприемника изготовлен из прочного акрилового полимера, обладающего повышенной устойчивостью к внешним воздействиям. Благодаря запатентованной технологии Raybender® устройство сбора и передачи света направляет вниз по световому каналу даже лучи, не попадающие в него напрямую. Таким образом, светоприемник Solatube® обеспечивает яркое освещение помещений и в облачные зимние дни, в утренние и вечерние часы, когда солнце находится низко над горизонтом.

Солнечный свет, «захваченный» куполом, с помощью системы линз передается вниз по световому каналу и, многократно отражаясь, попадает в помещение через трубчатый световод (система Spectralight® Infinity), который позволяет передавать 99,7 % света, падающего на купол, на расстояние от 6 до 20 м. Для облегчения монтажа система комплектуется угловыми адаптерами Spectralight® Infinity, которые позволяют обходить балки кровельных систем и другие элементы чердачных конструкций, что дает возможность размещать Solatube® практически в любом месте.

Система Solatube® передает без искажений весь видимый диапазон частот солнечного излучения, но при этом отсекает невидимые части спектра (инфракрасные и УФ-лучи). Это позволяет избежать перегрева помещения в жаркое время года и, таким образом, снизить расходы на кондиционирование, а также исключает выцветание обоев и предметов интерьера. Конструкция светового канала полностью исключает потери тепла в зимний период, что позволяет уменьшить энергетические расходы на отопление помещений.

Наряду с основными элементами «солнечной трубы» возможна установка дополнительных аксессуаров, таких как диммер, плавно регулирующий, при необходимости, доступ света в помещение вплоть до его исключения. Для эксплуатации помещений в темное время суток устройства Solatube® могут оснащаться встроенными электрическими лампами. Существуют и другие аксессуары, позволяющие оптимизировать работу этого светотехнического оборудования в составе более сложных инженерных сетей.

Компактные системы Solatube® диаметром 250 и 350 мм (серия Brighten Up®) дают возможность организации дневного освещения в сравнительно небольших помещениях. Для коридоров, санузлов и т.п. достаточно световых каналов диаметром 250 мм, а для помещений больших размеров (кухни, прихожие, кабинеты, спальни и т.д.) подойдет модификация диаметром 350 мм. Эти системы комплектуются высокоэффективными рассеивателями круглой формы, которые могут изготавливаться из материалов с разной фактурой (по желанию заказчика). Для освещения больших площадей или протяженных помещений можно применить несколько комплектов подходящего типоразмера.

«Солнечная труба» диаметром 530 мм (серия SolaMaster®) предназначена для общественных и промышленных объектов, торговых и складских помещений, требующих высокого уровня освещенности. Эта модель бывает двух видов, сконструированная для передачи света на квадратный рассеиватель 530 мм и беспотолочная ее модификация.

К современным строительным технологиям предъявляются все более высокие требования по вопросам энергосбережения, эффективности и качества. Невысокая стоимость базового комплекта Solatube® и минимум трудозатрат на его установку гарантируют быструю окупаемость системы за счет экономии электроэнергии, расходуемой на освещение и кондиционирование.

Виды естественного освещения: источники, какое бывает, нормы

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.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

В большинстве зданий наряду с системой естественного освещения имеется и система искусственного. Если использование искусственного освещения предусматривается наряду с естественным, такую систему называют комбинированной.

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.

к содержанию ↑

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 Е_в к
одновременному значению наружной горизонтальной освещённости Е_н,
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).

к содержанию ↑

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

ОсвещениеКакие бывают виды искусственного освещения

Следующая

ОсвещениеКакое освещение для рассады лучше выбрать

Спасибо, помогло!Не помогло

Анализ теплопотерь помещений через системы естественного освещения

%PDF-1.3
%
1 0 obj
>
endobj
4 0 obj

/Title
>>
endobj
2 0 obj
>
endobj
3 0 obj
>
stream

Коржнева Татьяна Геннадьевна; Ушаков Василий Яковлевич; Овчаров Александр Тимофеевич

endstream
endobj
5 0 obj
>
>>
/Contents [13 0 R 14 0 R 15 0 R]
/CropBox [0 0 595.0 842.0]
/Annots [16 0 R]
>>
endobj
6 0 obj
>
/Contents 21 0 R
/CropBox [0 0 595.0 842.0]
>>
endobj
7 0 obj
>
/Contents 26 0 R
/CropBox [0 0 595.0 842.0]
>>
endobj
8 0 obj
>
/Contents 30 0 R
/CropBox [0 0 595.0 842.0]
>>
endobj
9 0 obj
>
/Contents 33 0 R
/CropBox [0 0 595.0 842.0]
>>
endobj
10 0 obj
>
endobj
11 0 obj
>
endobj
12 0 obj
>
stream
x

Естественное освещение | Технологический центр Green Home

Естественное освещение, также известное как дневное освещение, — это метод, который эффективно приносит естественный свет в ваш дом с помощью внешнего остекления (окна, световые люки и т. Д.), Тем самым снижая потребность в искусственном освещении и экономя энергию. Доказано, что естественное освещение улучшает здоровье и повышает комфорт жителей здания.

Эффективное естественное освещение пропускает естественный свет, но не допускает попадания прямых солнечных лучей на рабочие поверхности или в глаза пассажиров.Дневной свет в доме может исходить от трех источников:

Прямой солнечный свет

прямой свет от Солнца.

Внешнее отражение

свет, отражающийся от поверхностей земли, прилегающих зданий, световых полок и широких подоконников. Чрезмерная отражательная способность нежелательна, так как вызывает блики.

Внутреннее отражение

света, отражающегося от внутренних стен, потолка и пола вашего дома.Сюда также входят поверхности с высокой отражающей способностью, такие как гладкие или глянцевые поверхности, светлая отделка и зеркала вокруг комнаты.

Большинство компонентов дневного света интегрированы в первоначальный план строительства, однако такие технологии, как трубчатые устройства дневного света, световые люки, элементы управления электрическим освещением и оптимизированный дизайн интерьера, могут быть рассмотрены в проектах модернизации.

Наука о дизайне дневного света сложнее, чем просто привнести свет в дом.При добавлении светильника дневного света необходимо учитывать баланс притока и потери тепла, контроль ослепления и вариации доступности дневного света. Кроме того, необходимо учитывать размер окон и расстояние между ними, выбор стекла, отражающую способность внутренней отделки и расположение внутренних перегородок. Кроме того, существует множество различных типов светильников дневного света, и каждый имеет свой уникальный набор дизайнерских решений.

Windows

— безусловно, самый распространенный источник дневного света.Окна, специально используемые для дневного света, обычно реализуются на этапе проектирования, поскольку в это время легче справиться с высотой оконной головки и контролем бликов.

Мансардные окна

являются обычным верхним источником освещения и реализуются на этапе проектирования. Мансардные окна могут быть пассивными или активными, хотя большинство мансардных окон пассивны. Активные световые люки — это окна, которые имеют систему зеркал внутри светового люка, отслеживающего Солнце, и спроектированы так, чтобы пропускать больше солнечного света, направляя свет в дом.

Трубчатые светильники

, также известные как солнечные трубки, представляют собой световые каналы, которые позволяют свету проникать с крыши и отражаться через зеркала в дом. В последние годы они стали более популярными для верхнего освещения. Во многом это связано с тем, что их легче установить в проектах модернизации, чем световые люки, и они дешевле для домовладельца.

Устройства перенаправления

принимает падающий солнечный свет и направляет его в пространство под потолком. Они призваны уменьшить блики и увеличить проникновение дневного света. Эти устройства обычно бывают двух видов: жалюзийные системы или большой горизонтальный элемент.Горизонтальные элементы принято называть световыми полками.

Солнцезащитные устройства

часто используются для управления усилением солнечного излучения и потенциальным ослеплением из окон. К этим затеняющим устройствам относятся навесы и жалюзи.

Элементы управления электрическим освещением, реагирующие на дневной свет

включает в себя фотоэлементы, которые воспринимают доступный свет и действуют соответствующим образом, в ответ затемняют или выключают электрическую систему освещения.

Солнечные трубки могут стоить всего 500 долларов (этот старый дом), в то время как большинство домовладельцев тратят около 600-1000 долларов на окно, добавленное к дому (советник по дому).Проектирование нового здания с использованием эффективных естественных осветительных приборов может незначительно или совсем бесплатно добавить к общим затратам на строительство дома.

В зависимости от того, насколько компенсировано искусственное освещение, окупаемость реконструкции естественного освещения может составлять от 5 до 50 лет (с учетом только использования освещения). Общая окупаемость может быть значительно снижена, если светильники естественного освещения будут установлены на южной стороне вашего дома, так как вы получите преимущества пассивного солнечного обогрева от светильника. В Огайо потери энергии из окон на северной, восточной и западной стороне дома всегда являются чистыми потерями из-за кондуктивных потерь, в то время как окна в пределах 30 градусов от истинного юга являются выигрышем энергии (из-за увеличения солнечной радиации зимой).

Ресурсы

1. «Расположение под солнцем: пассивное отопление и дневной свет» от greenbuildingadvisor.com — Как создать дизайн вокруг солнца, чтобы снизить потребности в отоплении и освещении.
2. «Стратегии пассивного проектирования солнечных батарей» от Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии — большой документ с подробным обсуждением стратегий пассивного проектирования жилых домов в Колумбусе, штат Огайо.
3. «Дневное освещение» по уровням, веб-сайт экологичного дизайна зданий — статья, в которой обсуждаются источники дневного света, как максимизировать проникновение дневного света и как пассивно улучшать уровни внутреннего освещения.
4. «Дневной свет» Грегга Д. Андера из FAIA Southern California Edison; обновлено Федеральной программой управления энергопотреблением (FEMP) Министерства энергетики США — подробный обзор применения этих устройств и технологий естественного освещения.
5. Трубчатый световой люк Фирма
6. «Привнесите естественный свет, не добавляя окон» от This Old House — короткая статья, в которой обсуждается стоимость световой трубки для естественного освещения по сравнению с обычной оконной установкой.
7. «Сколько стоит установка окон» от homeadvisor.com — Анализ затрат на добавление 1-10+ новых окон в доме.
8. «Эффективное освещение» Центра климатических и энергетических решений — Обсуждение всех аспектов эффективности освещения, включая краткое обсуждение соображений об источниках естественного освещения.

пассивных систем дневного освещения могут изменить архитектуру естественного света | Мыслительное лидерство

Естественный свет — мощный архитектурный инструмент. По мере того, как важность экологичного дизайна растет, пассивные стратегии, такие как дневное освещение, стали критически важными для снижения воздействия застроенной среды.Кроме того, исследования последнего десятилетия показали, что дневной свет имеет значительные преимущества для здоровья и хорошего самочувствия пользователей.

Сегодня у нас есть больше инструментов, чем когда-либо, чтобы использовать дневной свет. От инновационных светоотражающих материалов до продвинутого компьютерного моделирования — архитекторы используют современные технологии для более эффективного освещения зданий. Приняв эти системы, вы создадите более светлое будущее.

Что такое пассивное дневное освещение?

Стратегии пассивного дневного освещения способствуют количеству и равномерному распределению дневного света по всему зданию, собирая естественный свет и отражая его в более темные области здания.Что делает эту стратегию «пассивной», так это то, что элементы конструкции не требуют специального механического оборудования или источников энергии. Как только солнце встает, пассивные стратегии дневного света собирают и отражают свет по всему зданию.

Архитекторы используют окна, световые люки, прозрачные двери, световые трубки, зеркала, световые полки и другие отражающие поверхности для сбора и направления света в ключевые области комнаты. Например, если зона ожидания расположена в темном углу без окон поблизости, архитекторы могут перенаправить свет из других хорошо освещенных частей комнаты с помощью пассивных отражающих элементов.

Этот тип системы невероятно выгоден как для владельцев зданий, так и для посетителей. Вы будете тратить меньше энергии на то, чтобы здание оставалось освещенным в течение дня. Это, в свою очередь, может сэкономить ваши деньги и помочь достичь целей в области устойчивого развития и возобновляемости.

Есть также ряд преимуществ для здоровья и хорошего самочувствия, если в здание проникает больше естественного света. Улучшается воздействие естественного света:

Планируете ли вы больницу, школу, общественный центр или любое другое здание, эффективное пассивное дневное освещение сделает ваше пространство более уютным.Однако, чтобы воспользоваться всеми этими преимуществами, ваши стратегии дневного света должны работать в вашем конкретном месте и соответствовать вашим уникальным потребностям. Архитекторы добиваются этого, тщательно продумывая ориентацию здания и добавляя продуманные детали пассивного освещения в каждую комнату.

Стратегии пассивного дневного света

Каждое здание индивидуально, поэтому архитекторы настраивают стратегии пассивного дневного освещения в зависимости от местоположения здания и его предполагаемого использования.Цель дневного освещения — собрать достаточно дневного света летом, чтобы выключить электрическое освещение, и собрать как можно больше света зимой, чтобы обогреть здание. Вот несколько элементов дизайна, которые используют архитекторы, чтобы максимально увеличить естественное освещение:

• Ориентация на здание. Направление света важно. Свет, приходящий с юга, обычно лучше всего подходит для дневного света, поскольку солнечный свет постоянен в течение дня и года. Эта ориентация также может быть использована для получения солнечного тепла.Свет, который исходит с севера, является следующим лучшим, поскольку солнечный свет такой же постоянный, как и юг, только в меньшем количестве. По возможности следует избегать света, идущего с востока и запада. Солнечный свет в этой ориентации резкий, он появляется только в течение половины дня, а высота солнца меняется в течение года, что затрудняет управление солнечным светом. Архитекторы проектируют здания таким образом, чтобы комнаты, которым требуется больше всего дневного света (например, парадный вход), выходили на север или юг, а комнаты, которым требуется меньше дневного света (например, кладовые), выходили на восток или запад.
• Окна. Чтобы в здание проникало как можно больше света, архитекторы используют окна с высокой высотой головы. Они также могут использовать однородные окна (горизонтальные ленточные окна) по всему фасаду, чтобы равномерно освещать пространство. HMC Architects использовали эту технику при разработке проекта Frontier. Мы также использовали двухстороннее размещение окон — окна обращены друг к другу с противоположных или смежных сторон — чтобы осветить вход со всех сторон.
• Мансардные окна. Мансардные окна позволяют дневному свету проникать сверху, что полезно в помещениях в центре здания, куда не проникает свет из окон. Как и в случае с окнами, равномерное расположение окон в крыше приводит к равномерному освещению. Архитекторы также могут разместить световые люки высоко над полом, чтобы свет рассеивался до того, как достигнет земли.
• Блокноты. Окна, расположенные высоко над уровнем глаз, или фонари могут освещать всю комнату. Архитекторы обычно сочетают фонари со светоотражающим материалом крыши или краской.Свет проникает через люки и отражается от крыши, распространяя очень рассеянный свет по комнате внизу.
• Внешние системы затемнения. В определенное время дня при любой ориентации свет будет слишком ярким и может вызвать сильные блики внутри здания. Чтобы предотвратить это, архитекторы проектируют индивидуальные внешние системы затенения для защиты окон и других прозрачных проемов. Эти системы обычно включают комбинацию горизонтальных и вертикальных элементов, но различаются в зависимости от географического положения, климата и ориентации здания.
• Световые полки. Светоотражающая горизонтальная полка, расположенная над окнами, уменьшает блики и направляет свет глубже в пространство.
• Солнечные трубки. Они направляют солнечный свет с крыши через узкое отверстие. Днем они выглядят как обычные потолочные светильники, но питаются от солнца, а не электричества. Они хорошо работают, когда их размещают прямо над столами, где людям нужно много света.
• Светлые тона стен. Светоотражающая краска помогает свету отражаться в комнате и делает пространство ярче.
• Параметрическое моделирование, моделирование дневного света и искусственный интеллект (AI). Современные архитектурные фирмы используют параметрическое программное обеспечение для создания оптимизированных стратегий дневного освещения зданий. Программное обеспечение для моделирования дневного света анализирует геометрию здания и рассчитывает ожидаемые уровни дневного света во всем здании в любое время года. ИИ — это новейшая разработка, и ее потенциал еще предстоит увидеть, но он способен синтезировать массивные наборы данных за секунды для автоматического создания решения, а затем извлекать уроки из решения для создания более эффективного решения.

Архитекторы часто используют комбинацию этих стратегий, чтобы максимально увеличить естественное освещение в пространстве. Например, когда HMC Architects спроектировали CSU Monterey Bay Joel and Dena Gambord Business and Information Technology Building, мы использовали три стратегии пассивного дневного света.

1. В здании есть центральный атриум, соединяющий внутреннее и внешнее пространство. Мы установили в атриуме большие окна в крыше и потолочные окна, чтобы внутрь проникал дневной свет. Мы также установили окна от пола до потолка во внутренних стенах.Свет проникает через световые люки и, в конечном итоге, отражается через внутренние окна, освещая комнаты внутри.
2. Увеличены окна на север и юг.
3. Для ориентации на восток и запад мы создали индивидуальную систему внешнего затенения. Это предотвращает блики и нежелательное попадание солнечного тепла, в то же время позволяя много рассеянного света проникать в пространство.

В результате здание светлое и хорошо вентилируется. Студенты могут расслабиться и насладиться видом на природу через множество окон и световых люков.Кроме того, здание потребляет меньше энергии и находится на пути к получению золотого сертификата LEED.

Когда вы работаете с архитекторами над оптимизацией дневного света, вы можете использовать силу естественного света и максимально использовать свои ресурсы.

Стоит ли включать в свое здание системы пассивного дневного освещения?

Все пользователи получают выгоду, когда в здании используется естественное освещение. Это не только лучше для окружающей среды, но и для здоровья и хорошего самочувствия.Однако проектирование для дневного света также может быть сложной задачей. Несколько факторов могут усложнить процесс проектирования.

Например, в многоэтажных многоквартирных домах или офисах сложно добиться максимального дневного освещения. Это потому, что многие из этих зданий очень глубокие, но не очень широкие. Труднее направить естественный свет в центр здания — пространство, наиболее удаленное от внешних окон.

Тем не менее, есть способы улучшить дневное освещение даже для таких зданий.Опытный архитектор точно знает, где разместить отражающие поверхности, чтобы направить больше света в пространство, чтобы вы могли максимально использовать то немногое естественного света, которое у вас есть.

Кроме того, хотя стратегии пассивного дневного освещения лучше всего использовать в начале проекта, можно модернизировать здание с помощью некоторых из этих элементов дизайна. Например, архитекторы могут добавить окна или системы витрин к внешней оболочке. Или они могут установить легкие полочки на имеющееся окно.Никогда не поздно добавить больше естественного света в ваше здание.

Пассивные системы дневного света и в будущем будут продолжать играть ключевую роль в архитектуре. Приняв естественный свет, вы будете способствовать более бережному отношению к окружающей среде и побудите посетителей вести более счастливую и здоровую жизнь.

Чтобы узнать больше о том, что системы пассивного дневного света могут сделать для вас, свяжитесь с HMC Architects сегодня. Экологичные методы, такие как дневное освещение, лежат в основе наших проектов.Мы поможем вам максимально использовать ваши ресурсы и создать эффективное и гостеприимное здание, отвечающее всем потребностям ваших посетителей. Или, если у вас есть дополнительные вопросы о методах освещения, которые мы используем, обращайтесь напрямую к нашему менеджеру проекта Брэндону Гуллотти.

систем для включения естественного освещения в ваши проекты

систем для включения естественного освещения в ваши проекты

ShareShare

• Facebook

• Twitter

• Pinterest

• Pinterest

• Почта

Или

https: // www.archdaily.com/896044/systems-to-incorporate-natural-lighting-in-your-projects

Нет ничего более рационального, чем использование естественного освещения в качестве гарантии улучшения пространственного качества зданий, а также экономии энергии. Осознание ограниченности природных ресурсов и потребности в сокращении энергопотребления все в большей степени снижает популярность систем искусственного освещения, вынуждая архитекторов искать более эффективные дизайнерские решения. С этой целью были приняты различные операции для захвата естественного света.

Эти системы также могут гарантировать отличные пространственные характеристики при правильном проецировании. Ниже мы собрали пять основных систем зенитного освещения.

Мансардные окна

© Matheus Pereira

Мансардные окна, созданные как горизонтальные проемы, стратегически расположенные на крышах зданий, обеспечивают прямой вход естественного света во внутреннюю часть здания. Обычно на его верхнюю часть накладывается полупрозрачное стекло, позволяющее проникать в пространство большему проценту света.Их следует использовать с осторожностью, поскольку они способствуют увеличению тепловых нагрузок в здании, повышая внутреннюю температуру. Следовательно, они должны быть расположены и спроектированы стратегически с учетом размеров и уплотнительных материалов.

Vila de Carvão Sangdong / Studio подозрения. Image © Ryu In Keun

В качестве альтернативы верхнему уплотнению они могут получить слой многослойного стекла или поликарбоната, чтобы позволить свету проникать косвенно и уменьшить процент света. Будучи одной из наиболее часто используемых систем зенитного освещения, они рекомендуются для менее постоянных помещений, таких как, например, общие зоны, холлы или ванные комнаты.

Кроме того, эти световые люки представлены в большом количестве моделей и различаются по конструкции, размерам и материалу, от традиционного проема в плите до более сложных трубчатых моделей.

Навесы

© Matheus Pereira

Периодически используемые в промышленных зданиях и складах с металлическими крышами, люкарны этого типа сконфигурированы как устройства, основанные на пилообразной геометрии крыш, с наклонами, стратегически расположенными для получения определенного количества свет.Обычно они располагаются по отношению к фасаду с меньшим количеством солнечного света (юг в южном полушарии и север в северном полушарии), обеспечивая естественный свет без прямого солнечного света. В некоторых случаях также рассматривают отверстия для вентиляции.

Больница Сары Кубичек Сальвадор / Жоао Филгейрас Лима. Image © Nelson Kon

Его вариации с точки зрения размеров и наклона спроектированы на основе требований к процентной освещенности внутреннего пространства, позволяя больший или меньший световой поток.В этой системе важно закрыть стеклянными рамами, чтобы предотвратить проникновение дождя.

Фонари

© Matheus Pereira

Состоящие из отверстий, выступающих по отношению к крыше, они могут выглядеть как небольшие крыши, наложенные на выступы, создавая небольшие застекленные выступы, которые пропускают естественный свет с обеих сторон.

Световые складки / WY-TO Architects. Image © Svend Andersen

В дополнение к световому потоку, система позволяет непрерывно обновлять воздух, если используются мобильные рамы, что позволяет постоянно изменяться, исходя из предположения, что горячий воздух имеет тенденцию подниматься.

Купола

© Matheus Pereira

Купола обеспечивают более дальний световой эффект по сравнению с предыдущими случаями. Однако из-за предполагаемых больших размеров в большинстве случаев они имеют тенденцию создавать большие тепловые нагрузки внутри зданий. Поэтому они обычно используются в краткосрочных пространствах, таких как проходы, дворы или центральные зоны.

Panteão Romano. Изображение © Cortesia de Flickr, пользователь lysander07 (CC BY-NC-ND 2.0)

Атриумы

© Matheus Pereira

Помимо световых люков, атриумы открываются непосредственно на крышах, в большинстве случаев пирамидальной или остроконечной формы, построенных из металлических профилей и стеклянная крышка.В отличие от вышеупомянутых случаев, эта типология рекомендуется для зданий с большим количеством этажей, позволяя проникать большей освещенности без создания высоких тепловых нагрузок.

Viviendo con la luz del sol / MOVEDESIGN. Image © Yousuke Harigane

Solar Tubes

© Matheus Pereira

Солнечные трубки могут быть установлены не только на световых люках, но и на крышах различных типов, плоских или наклонных. Они могут быть гибкими или жесткими, разной длины и ширины. Разница в том, что они пропускают свет через отражения в пространствах и на крышах, где невозможно установить системы, подобные указанным выше.

Изнутри трубки покрыты светоотражающими материалами, генерирующими разную интенсивность света в зависимости от их размеров и материала, и представляют собой оптимальное решение для промышленных и коммерческих проектов. Существуют также модели из стекловолокна, специально предназначенные для проектов с небольшими расстояниями между небом и плитой, например, для домов или небольших зданий.

Biblioteca Viipuri / Alvar Aalto. Image Cortesia de Финский комитет по восстановлению библиотеки Вийпури

Преимущества естественного света

Тан Яу Хунг

Обновление за апрель 2016 г .: Дополнительные сведения о дневном свете см. В статье автора за апрель 2016 г. «Ежегодные метрики дневного света, объяснение.»

В 1862 году Генри Дэвид Торо писал: «В дикой природе — это сохранение мира». Если бы он увидел наши современные города, наши здания и то, что осталось от дикой природы, возможно, его реакция была бы похожа на то, что Дэвид Орр, выдающийся профессор экологических исследований и политики в Оберлинском колледже, отметил в своей книге Дизайн на грани: создание высокопроизводительного здания (MIT Press, 2006): «Современные дизайнеры заполнили мир зданиями и застройками, оторванными от их контекста, существующими как будто в каком-то инопланетном царстве, изолированном от экологии… и месте .«В сегодняшних городах дневной свет может быть последним следом идеи Торо — и, по сути, сохранением дикой природы.

В архитектурной практике дневное освещение означает использование естественного света, будь то яркий солнечный свет или приглушенный пасмурный свет, для поддержки визуальных требований жителей здания. В «Диалекте дневного света», который я написал для архитектурного освещения в марте 2008 года, я отметил, что сторонники дневного света утверждают, что для того, чтобы пространство считалось дневным, оно должно использовать естественный свет в качестве основного источника дневного освещения, создавать визуально и термически комфортную место, связанное с внешними явлениями, и постоянно увеличивать экономию электроэнергии на электрическом освещении, сводя к минимуму пиковое потребление энергии.Остальные из нас, однако, могли бы рассмотреть космический дневной свет, если бы у него просто было окно с видом.

Дневное освещение, эффективность и производительность
Дневное освещение рекламируется дизайнерами и исследователями за его многочисленные эстетические преимущества и пользу для здоровья. Ученые из Исследовательского центра освещения (LRC) в Трое, штат Нью-Йорк, например, сообщили, что дневное освещение повышает продуктивность и комфорт людей, а также обеспечивает умственную и визуальную стимуляцию, необходимую для регулирования циркадных ритмов человека.

Использование естественного света может привести к значительной экономии энергии. По данным Министерства энергетики США и Управления энергетической информации США, электрическое освещение в зданиях потребляет более 15 процентов всей электроэнергии, производимой в Соединенных Штатах. Согласно исследованиям «Фотоэлектрический контроль: эффективность методов снижения частоты переключения» (2001) и «Летние характеристики автоматизированного освещения», помещения, оснащенные элементами управления, чувствительными к дневному свету, могут снизить потребление энергии для электрического освещения на 20-60 процентов. и система управления жалюзи »(2002), оба из которых опубликованы в журнале Lighting Research & Technology ; и «Макет дневного освещения штаб-квартиры New York Times: отслеживаемая работа системы управления дневным освещением» (2006 г.), который был опубликован в журнале Energy and Buildings .

Независимые полевые исследования, опубликованные за последние два десятилетия, также показали ряд результатов: от превышения прогнозируемой экономии на 56 процентов до роста энергопотребления из-за повышенного напряжения некоторых дроссельных балластов или ламп, оставшихся включенными в нерабочее время, даже если они были дневной свет регулируется на выключенное значение. Учитывая эти результаты, а также известные тепловые взаимозависимости, связанные с остеклением дневного света, стратегия интеграции дневного света в здание может снизить или увеличить его общее потребление энергии.

«Дневной свет тоже может быть слишком хорошим», — говорит Джозеф Парк, национальный менеджер по продажам коммерческого подразделения по обработке окон компании Lutron Electronics со штаб-квартирой в Куперсбурге, штат Пенсильвания. больше энергии и может подвергнуть находящихся в нем людей чрезмерному яркому свету и тепловому стрессу. С другой стороны, Лиза Хешонг, управляющий директор компании TRC Companies, которая в январе 2013 года приобрела калифорнийскую консалтинговую фирму Heschong, Heschong Mahone Group (HMG), говорит, что когда она берет интервью у рабочих в розничных, коммерческих и образовательных помещениях с дневным освещением. , «Они постоянно сообщают, что им нравится там работать, и надеются, что им никогда не придется переводиться куда-то еще.”

Наряду с более счастливыми работниками увеличение дневного света связано с существенными финансовыми выгодами и преимуществами в плане производительности труда. В 2003 году в книге «Преимущества дневного света через окна» исследователи LRC обсудили неофициальные данные о том, что коммерческая недвижимость без окон сдается примерно на 20 процентов дешевле — или на 2–4 доллара за квадратный фут меньше — чем помещения с окнами.

Исследование 1999 г. «Световые люки и розничные продажи: исследование взаимосвязи между естественным освещением и производительностью человека» и исследование 2002 г. «Влияние дневного света на показатели розничных продаж», оба, проведенные HMG, возможно, являются двумя из самых надежных исследований дневного света и его эффектов. по розничным продажам на сегодняшний день.Исследования пришли к выводу, что наличие световых люков было третьим по важности критерием из пяти наблюдаемых и статистически значимых факторов увеличения объема продаж; первое и второе — часы работы в неделю и годы с момента последней модернизации, соответственно.

В статье Science 1984 года «Взгляд через окно может повлиять на восстановление после операции» Роджер Ульрих, ныне профессор архитектуры, а также директор-соучредитель Центра систем здравоохранения и дизайна Техасского университета A&M, сообщил, что Выздоровели хирургические пациенты в палатах с окнами, выходящими на деревья. 8.На 5 процентов быстрее и принимали меньше анальгетиков, чем те пациенты, у которых была кирпичная стена. Последующее исследование, проведенное другими исследователями, подтвердило результаты для пациентов, которые оставались в общих больничных палатах.

В исследовании 1999 г. «Дневное освещение в школах: исследование взаимосвязи между дневным освещением и работоспособностью человека», проведенном по заказу Pacific Gas and Electric Company, HMG обнаружила высокую корреляцию между школами, сообщившими об улучшении результатов тестов учащихся — более чем на 10 процентов — и те, кто сообщил об увеличении дневного света в классе.Полученные данные вызвали дискуссию о влиянии дневного света или величине эффекта дневного света. HMG попытался определить взаимосвязь в ретроспективном документе «Влияние дневного света на деятельность человека в школе», опубликованном в журнале « Leukos», «Журнал Illuminating Engineering Society » в 2002 году. Хотя HMG и исследовательский сотрудник RLW Analytics обнаружили статистически значимую взаимосвязь. между условиями освещения и оценками учащихся на тестах они не могли однозначно объяснить эффект.Питер Бойс, руководитель программы LRC по человеческим факторам, также предостерег от преждевременного установления научных взаимосвязей в своей статье 2005 Leukos «Размышления о взаимосвязях в исследованиях поведенческого освещения».

Со своей стороны, HMG не смогла в точности воспроизвести результаты своего исследования 1999 года в последующем исследовании 2003 года, но они все же обнаружили доказательства того, что «обширный и приятный вид из окна, который включает растительность или деятельность человека и объекты вдали». расстояние, поддержка лучших результатов обучения студентов.”

Как отмечает Lutron’s Park, плохо освещенные и ярко освещенные помещения могут иметь пагубные последствия. Хотя это снижение производительности еще не поддается количественной оценке, в ходе своего докторского исследования я обнаружил, что люди, находящиеся в окружающей среде, которую они описывают как имеющую «просто неудобный» яркий свет, а не в «наиболее предпочтительных» условиях, действительно сообщали о 10-процентном снижении своего собственная воспринимаемая продуктивность.

Несмотря на все упомянутые исследования, количественная связь между дневным светом и здоровьем и производительностью человека остается неуловимой.«Производительность невероятно сложно измерить с точки зрения времени и денег», — говорит Парк. Тем не менее, это фактор, который лица, принимающие решения, чаще всего ценят при выборе включения дневного света и дополнительных элементов управления для освещения и жалюзи. Вера в то, что дневной свет полезен, действительно существует, но веских доказательств по-прежнему мало. Это в значительной степени связано с трудностями в проведении исследований, связанных с динамической природой дневного света, а также с множеством других переменных, которые трудно контролировать в полевых условиях.Имеет ли значение количество света, изменчивость, вид или связь с природой?

В целом, имеющиеся исследования показывают, что успешный дизайн дневного света — такой, который учитывает сдерживание бликов и притока солнечного тепла — может улучшить удовлетворенность, настроение и продуктивность работников. «Правильный баланс может быть достигнут за счет использования активных стратегий управления дневным освещением, [таких как] автоматические шторы, а также пассивных стратегий, [таких как] световые полки или жалюзи», — говорит Парк.«Рынки автоматических штор, световых полок и динамического остекления быстро растут в отрасли». Эти технологии смягчают динамическое движение прямых солнечных лучей, пропуская рассеянный дневной свет внутри помещения.

Недавние исследования подчеркнули влияние дневного света на здоровье и биологические функции человека. По данным Агентства по охране окружающей среды США, люди в современных городах более 90 процентов своей жизни проводят в помещениях. Если они занимают статически, возможно, неподвижно освещенную среду, они могут перестать ассоциироваться с естественными циклами наружного освещения и вариациями уровней освещенности.

Дневной свет и циркадный цикл
Биологические процессы, которые регулируют наш цикл сна и бодрствования, составляют нашу циркадную систему. Наша циркадная система, в первую очередь, за счет нейрогормона мелатонина регулирует наши паттерны бдительности и сонливости. Без воздействия обычных 24-часовых циклов света и темноты цикл сна и бодрствования человека может отклоняться на целых два часа в день.

Совокупный эффект от этого может быть значительным. Несбалансированный цикл сна и бодрствования может привести к прогрессирующим или отсроченным нарушениям фазы сна и к хронической недостаточности сна. В статье «Преимущества дневного света через окна» (2003) исследователи LRC также отметили, что «люди с хронической недосыпанием чувствуют постоянную усталость и вряд ли смогут эффективно работать». Кроме того, в лонгитюдном исследовании 2006 года «Свет ночью — риск рака при сменной работе» исследователи из Университета Томаса Джефферсона (TJU) в Филадельфии и больницы Мэри Имоджин Бассетт в Куперстауне, штат Нью-Йорк.Y. обнаружил повышенный уровень заболеваемости раком груди у работающих в ночную смену в результате подавления выработки мелатонина шишковидной железой.

Отсутствие дневного света внутри здания не обязательно означает гибель для его жителей. Воздействие яркого света в подходящее время дня и в течение соответствующей продолжительности может облегчить эти расстройства. Дневной свет просто является одним из ресурсов, который может обеспечить такое воздействие, время и продолжительность которого наиболее полезны для людей.Темнота ночью, а не только яркость днем, также имеет решающее значение для здорового цикла сна и бодрствования.

Чтобы свести к минимуму подавление мелатонина, «нужно поддерживать воздействие света в ночное время как можно короче, как можно более тусклым и как можно более теплым или красным», — говорит Стивен Локли, доцент медицины в отделе медицины сна. в Гарвардской медицинской школе и в Бригаме и женской больнице в Бостоне. Имея это в виду, дизайн дневного света в помещениях со спальными помещениями также должен учитывать ночную темноту.

Открытие как нового фоторецептора сетчатки в человеческом глазу, так и фотопигмента меланопсина возобновило внимание к исследованиям циркадных ритмов и вызвало значительный интерес со стороны светотехнического сообщества. В статье 2001 года «Спектр действия для регуляции мелатонина у людей: данные о новом циркадном фоторецепторе» исследователи TJU обнаружили, что циркадная система наиболее чувствительна к коротковолновому (более синему) свету, в диапазоне от 446 до 477 нанометров (см. «Видимый Световой спектр »выше).Они также нашли доказательства, подтверждающие существование фотопигмента, который опосредует циркадную фоторецепцию, которая теперь называется циртопическим зрением. Циртопическое зрение дополняет скотопическое зрение (которое представляет собой зрение с преобладанием стержней, зрение в тусклом свете с пиком 507 нанометров) и фотопическое зрение (которое представляет собой зрение с преобладанием конуса, зрение в ярком свете, с пиком 555 нанометров).

Поскольку фотопическое зрение имеет решающее значение для зрительных задач, большинство источников электрического света предназначены для его поддержки. Однако было обнаружено, что коротковолновый свет с длиной волны 460 нанометров повышает бдительность по сравнению с более длинноволновым светом с длиной волны 555 нанометров.Кроме того, многочисленные исследования показали, что студенты, которые не получали коротковолновый видимый свет утром, задерживали выработку мелатонина и засыпали вечером примерно на 30 минут.

Интеграция дневного света с дизайном
Хотя дневной свет является переменным, часто непредсказуемым источником света со спектром, который зависит от положения Солнца и условий неба, он также богат коротковолновой частью видимого спектра. для поддержки бодрствования и суточного увлечения во сне и бодрствовании.В результате дневной свет в зданиях может поддерживать здоровье и благополучие людей, особенно для людей в северных широтах, которые живут рядом с окном или другими источниками дневного света. Но независимо от широты или продолжительности воздействия дневной свет может поддерживать бдительность и продуктивность человека. В то же время важно помнить, что именно ежедневные и, возможно, сезонные колебания, связанные с циклами дневного и ночного освещения и темноты, поддерживают здоровье человека. Производители освещения, со своей стороны, подхватили эту идею и попытались имитировать эти циклы с помощью источников электрического света и систем освещения.

Дизайнеры могут сделать два вывода из этого исследования. Во-первых, помещения с дневным освещением могут принести существенные выгоды, в том числе повышенную экономию энергии, рост доходов от розничных приложений и улучшение здоровья и производительности труда. Во-вторых, для реализации этих преимуществ необходимо внимательно рассмотреть несколько важных факторов, начиная от проектирования и заканчивая установкой и эксплуатацией.

Для принятия решений при проектировании дневного освещения доступно множество ресурсов (для начала см. «Ресурсы» ниже), но три задачи, которые имеют решающее значение для успешной установки дневного света: часы; обеспечение сбалансированной освещенности внутренних поверхностей, особенно между окнами по периметру и ключевыми вертикальными поверхностями внутри внутреннего объема; и обеспечение достаточного естественного освещения для визуальных задач.Также важны моделирование и тестирование проектных решений с растущим выбором программных инструментов дневного света. После того, как проект выполнен, обеспечьте операционный успех, обучив жителей и операторов здания цели проекта дневного освещения, как использовать элементы управления освещением, а также как получить доступ и использовать элементы управления затенением.

Это «сезонная изменчивость внутреннего дневного освещения, — говорит Хешонг, — наряду с видами на улицу, которые являются важным стимулом для циркадной системы, [и] наряду с тем, что делают любое пространство более приятным и интересным для его обитателей.”

Если вера Торо в «дикость» верна, то мы должны воспользоваться возможностью, чтобы внести в наши постройки дикость дневного света. Его может быть трудно приручить, но его присутствие в наших зданиях важно для сохранения ритмов человеческой жизни, более тесной связи людей с местом и выявления местной экологии в нашей искусственной среде.

Обновление за апрель 2016 г .: Дополнительные сведения о дневном свете см. В статье автора за апрель 2016 г. «Годовые показатели дневного света, объяснение.»

Ресурсы
Количественная оценка влияния дневного света — новая тема для исследований, но исследования дневного света и дизайна в целом растут на протяжении десятилетий. Ниже приводится вводный список образовательных ресурсов и статей.

Онлайн
Руководство по образцам дневного света , разработанное Институтом новых зданий при Университете Айдахо и Вашингтонском университете.
Доступно на patternguide.advancedbuildings.net
На этом бесплатном ресурсе представлены стратегии проектирования для обычных типов зданий.

Daylighting , Illuminating Engineering Society, загружено в феврале 2012 г.
Доступно по адресу youtube.com/user/IES1906
Пять озвученных презентаций с субтитрами от Podcast 01 до Podcast 05, охватывающие основные концепции дневного освещения и стратегии дизайна.

Свод знаний eLAD , Министерство энергетики США, последнее изменение: август.5, 2012.
elad.su-per-b.org
Этот бесплатный ресурс предназначен для пользователей любого уровня подготовки, интересующихся дизайном дневного света.

В печати
Утвержденный метод: Пространственная автономия дневного света (sDA) IES и годовое воздействие солнечного света (ASE) , Общество инженеров по освещению (IES), 2013 г.
В этом документе определены рекомендуемые метрики дневного света и соответствующие протоколы моделирования. и предоставляет рекомендации по критериям проектирования.

Дизайн дневного света на северо-западе Тихого океана , Кристофер Мик и Кевин Ван Ден Ваймеленберг, Вашингтонский университет Press, 2012.
В этой архитектурной монографии дается обзор консультационной работы по дневному освещению, проведенной лабораториями дневного освещения северо-западного Тихого океана в Университете Айдахо и Вашингтонском университете .

«Преимущества дневного света через окна», Питер Бойс, Клаудия Хантер и Оуэн Хоулетт, Исследовательский центр освещения, 2003 г.
В этом обзоре литературы исследуется влияние дневного света на здоровье человека и производительность труда.

Подробнее о Lutron

Найдите продукты, контактную информацию и статьи о Lutron

Установка «Золотого стандарта» естественного освещения

Искусственное освещение не может сравниться с эстетикой и устойчивым дизайном яркого естественного дневного света в закрытых спортзалах, спортивных аренах и местах отдыха.

Дневное освещение не только улучшает функциональность и красоту этих мест для студентов, спортсменов и зрителей, но также делает изображение более четким и цвета более реалистичными.С функциональной точки зрения исследования показали, что такое воздействие дневного света также может улучшить здоровье, энергию и настроение. Однако слишком часто участники и зрители на этих площадках оказываются при резком искусственном электрическом или флуоресцентном освещении с минимальным воздействием естественного света.

Теперь коммерческие системы дневного света делают возможными эстетические, а также дизайнерские и функциональные преимущества естественного дневного света в помещениях для занятий спортом, фитнесом и отдыха. Они также позволяют использовать различные творческие архитектурные выражения, такие как точечное освещение, полный дневной свет, почти полная темнота и контролируемое затемнение, подходящее для видеопрезентаций и концертов.Эти системы направляют естественный дневной свет далеко в такие помещения через купола на крышах и трубы с высокой отражающей способностью вместо дорогостоящего электрического освещения. Вот почему многие архитекторы, дизайнеры, администраторы и руководители предприятий все чаще обращаются к таким инновационным системам дневного света для демонстрации мероприятий в помещениях.

По сравнению с часто желтыми или голубоватыми оттенками искусственного освещения, естественный дневной свет в такие помещения улучшает эстетику больших игр, тренировок и развлекательных мероприятий.Он позволяет более четко, легко и ярко видеть истинные цвета, действия и детали на игровом поле или в тренажерном зале при ярком и качественном дневном свете. Такая устойчивая конструкция также обеспечивает значительную экономию энергии и улучшает здоровье и безопасность.

Beyond Skylights
Хотя традиционные световые люки давно используются для того, чтобы больше солнечного света проникало внутрь помещений, у них есть ряд недостатков. С функциональной точки зрения световые люки склонны к утечкам, и солнечный свет, непосредственно попадающий в световое окно, может оставлять одни внутренние помещения слишком солнечными, а другие — в тени, когда солнце пересекает небо.Прямой солнечный свет также пропускает много тепла, а также ультрафиолетовый свет. Дополнительное тепло увеличивает затраты на охлаждение, в то время как ультрафиолетовый свет тускнеет и портит поверхности.

В отличие от световых люков, через которые солнечный свет проникает только с верхних этажей здания, коммерческие системы дневного освещения, также известные как трубчатые устройства дневного света (TDD), могут направлять естественный свет через светоотражающие трубки длиной до 100 футов, вмещающие 45 и даже 45 метров. Углы 90 градусов. Естественный свет выходит за пределы современных светильников, чтобы равномерно освещать тренажерные залы, спортивные арены и другие внутренние помещения для отдыха.

Благодаря эффективному улавливанию дневного света на крыше, транспортировке его через светоотражающие трубки и доставке в тренажерный зал или спортивную арену через оптически спроектированные диффузоры первоклассный TDD может быть в несколько раз более эффективным, чем световой люк или окно с точки зрения дневного света поставляется с минимальной теплоотдачей.

Одна компания, Solatube, за последние 25 лет разработала более совершенные способы захвата, передачи и доставки солнечного света без тепла, ультрафиолетового света или обслуживания световых люков с помощью усовершенствованных куполов, ультраотражающих трубок, настраиваемых диффузоров и других средств.

В отличие от традиционных мансардных окон, такие спроектированные TDD предназначены для управления проблемными аспектами солнечного света. Они уменьшают блики и непостоянные световые узоры. Они также экранируют инфракрасные лучи, которые могут перегревать внутренние помещения, а также ультрафиолетовые лучи, которые могут выцветать в тренажерном зале и на стадионе.

Поскольку конструкция TDD Solatube отводит солнечное тепло на куполе на крыше и позволяет проникать практически только видимому спектру света, это снижает затраты на отопление и охлаждение в помещении, что является благом для тех, кто тренируется, участвует в соревнованиях или иным образом участвует в жестких спортивных мероприятиях. .Результаты были продемонстрированы на олимпийских объектах, школьных спортзалах и клубах здоровья по всему миру.

Успех при дневном свете
Например, на Олимпийских играх 2008 года в Пекине, когда перед архитекторами стояла задача проектировать объекты в соответствии со строгими экологическими стандартами, это необходимо было сбалансировать с созданием конкурентоспособных спортивных сооружений, удовлетворяющих потребности как спортсменов, так и зрителей.

Эффективное дневное освещение гимназии Университета науки и технологий, которая служила крытым спортивным сооружением для широкого спектра занятий фитнесом, водными видами спорта и соревновательными видами спорта, стало важной целью дизайна, чтобы уменьшить потребность в искусственном освещении.

Однако было установлено, что световые люки не могут соответствовать проектным требованиям. Стальная каркасная крыша спортзала также представляла собой проблему дизайна. В дополнение к многочисленным препятствиям, диффузионная плоскость находилась на высоте почти 56 футов (8 м) над землей.

Система дневного света от Solatube преодолела эти трудности. Во-первых, он позволял передавать дневной свет на расстояние более 26 футов (8 м), чтобы избежать строительных препятствий. Во-вторых, высокоэффективная конструкция обеспечивала достаточное количество естественного света, который равномерно распределялся по всему помещению.В инновационном диммере Daylight Dimmer используется конструкция перегородки типа «бабочка» для обеспечения равномерного распределения света в любом положении, которое управляется настенным переключателем, который позволяет легко регулировать уровень освещенности от 2% до 100%.

«По сравнению с традиционными системами освещения, системы дневного освещения Solatube обладают уникальным преимуществом в виде улучшенного обзора и широкой области применения», — сказал Вэйминь Чжуан, декан архитектора Института архитектурного дизайна Университета Цинхуа. «Они снизили потребление энергии и превысили наши цели экологического дизайна.

Когда христианская средняя школа Вестсайда в Тигарде, штат Орегон, начала строительство нового спортзала, основной задачей стало включение дневного света в спортзал школы. Администраторы хотели, чтобы учащиеся получали пользу от естественного освещения в течение учебного дня, сокращая при этом потребление электроэнергии в здании. Однако это создало проблему, потому что тренажерный зал был предназначен для внутреннего помещения без выхода наружу. Первоначальная стратегия заключалась в установке традиционных световых люков, но опасения по поводу адекватного освещения и горячих точек побудили архитектора искать другие варианты.

Именно тогда компания InteriorTech, строительный подрядчик, предложила использовать систему дневного света для удовлетворения потребностей администрации в дневном освещении. Изучив данные моделирования дневного света и сравнив выходные характеристики с характеристиками традиционных мансардных окон, администрация поняла, что система дневного света обеспечит большее обилие и более высокое качество света при одновременном снижении энергопотребления.

После получения разрешения компания InteriorTech установила инновационные системные блоки дневного света от Solatube для дневного освещения.Эти модульные блоки дневного света спроектированы так, чтобы доставлять огромное количество дневного света в большие объемные помещения с высокими открытыми потолками. Дополнили это светодиодные фонари с таймерами для ночного освещения.

С тех пор, как была установлена ​​система дневного освещения, школьный спортзал превратился в образец естественного освещения. Усовершенствованная оптика устройств улавливает большое количество высококачественного дневного света, обеспечивая обильное освещение во время спортивных мероприятий, собраний и концертов. Когда дневной свет освещает тренажерный зал, электрическое освещение днем ​​не горит.Это позволило школе сократить потребление электроэнергии, снизить счета за коммунальные услуги и минимизировать углеродный след.

«Помимо невероятного естественного освещения и снижения энергопотребления, блоки Solatube привлекательны и вписываются в общую структуру потолка таким образом, что они подчеркивают красоту помещения», — сказала д-р Дебора Миллер, руководитель школы Вестсайдская христианская средняя школа.

White Bear Racquet and Swim Club в Уайт-Беар-Лейк, Миннесота, аналогичным образом стремились интегрировать дневной свет во многие ключевые области своего объекта, чтобы поддержать свой общий оздоровительный подход к фитнесу, обеспечить более естественную и здоровую окружающую среду, продемонстрировать свою приверженность устойчивому развитию и снизить потребность в энергии освещения.

Была установлена ​​система дневного освещения Solatube, которая обеспечивает полное дневное освещение входа, стойки регистрации, основного прохода, кафе Ingredients и фитнес-центра площадью 10 000 кв. Футов. Интегрированная система фотоуправления контролирует освещение в светлых местах, обеспечивая выключение света в течение большей части светового дня.

Системы дневного освещения снизили нагрузку на электрическое освещение White Bear вдвое с 115,5 кВтч / день до 57,75 кВтч / день или 21000 кВтч / год, одновременно снизив нагрузку на кондиционер за счет уменьшения количества электрических ламп и балластного тепла.

«Solatubes являются важной частью устойчивой программы модернизации модернизации, где дневной свет позволяет нам экономить энергию, а также улучшать внутреннюю среду для улучшения здоровья членов и сотрудников», — сказал Пол Штайнхаузер, генеральный партнер White Bear Racquet and Swim Club . «Наша цель — полностью исключить использование ископаемого топлива […], одновременно повышая осведомленность общества о преимуществах экологически безопасных методов проектирования».

Для получения дополнительной информации звоните 888.SOLATUBE; электронная почта [email protected]; посетите www.solatube.com; или напишите в Solatube International, Inc., 2210 Oak Ridge Way, Vista, California 92081.

Дана Карлсон является менеджером по продукции Solatube International с более чем 12-летним опытом поддержки инноваций и запусков продуктов по всему миру. Она имеет степень магистра делового администрирования в Калифорнийском университете в Ирвине.

Стратегии и преимущества естественного освещения

Естественное освещение — важный инструмент в достижении устойчивости.Производство электроэнергии является одним из крупнейших источников загрязнения окружающей среды в Соединенных Штатах, в результате чего образуются вредные химические вещества, такие как диоксид серы, выбросы углерода и ртути. Производство электроэнергии также может быть связано с другими экологическими проблемами, такими как влияние на качество воды, увеличение производственных отходов и увеличение промышленных зон. Поэтому сокращение использования искусственного освещения жизненно важно. Вот несколько стратегий, которые вы можете использовать, а также преимущества естественного освещения.

Стратегии естественного освещения:

1. Ориентация окна для максимального использования преимуществ дневного освещения. Эта стратегия направлена ​​на использование солнечного света через размер и расположение окон. Дневное освещение означает улавливание рассеянного света без ущерба для комфорта и функциональности. Эта стратегия также должна улучшить качество света в зависимости от характера помещения.

Некоторые компромиссы при использовании дневного освещения — это снижение изоляционных свойств и хороший обзор.Но эти неудобства можно уменьшить, используя свесы крыши и избегая расположения окон на восточной и западной стороне конструкции.

2. Использование фонарей. Эта стратегия давно используется в египетской архитектуре. Фонарь — это часть крыши, на которой предусмотрена оконная секция. Эта древняя стратегия естественного освещения подходит для домов с открытой планировкой, где потолок повторяет линию крыши.

3. Рассмотрите возможность использования мансардных окон. Хотя эта стратегия естественного освещения рассматривается как потенциальный источник чрезмерного притока тепла, а также потерь тепла зимой, правильная установка может уменьшить эти неудобства и усилить ее основные преимущества.Использование полупрозрачного остекления потенциально может уменьшить блики, поэтому следует использовать как минимум двойное остекление. Потолочный диффузор, расположенный в нижней части шахты светового люка, также может помочь улучшить равномерное распределение света.

Трубчатые световые люки — это световые люки, которые помогают обеспечить естественное освещение в тех местах, где окна недоступны из-за высоты или планировки комнаты. Трубчатые световые люки используют монтируемые на крыше коллекторы света, которые могут отражать свет в металлическую или пластиковую трубу, которая затем направляет рассеянный солнечный свет во внутреннее пространство.Они подходят для подвалов без окон и даже подвалов в одноэтажных домах.

4. Выбирайте выдвижные навесы. Эта стратегия решает проблему управления интенсивностью естественного освещения. Выдвижные навесы намного превосходят другие стратегии рассеивания света в окнах, такие как тонирование, жалюзи и фиксированные навесы. Обеспечивает снижение притока тепла в теплое время года и изоляцию зимой.

5.Легкие полки и решетки окон. Здесь основное внимание уделяется отражению света от прямых источников света, тем самым уменьшая интенсивность света, одновременно распределяя свет в области, куда он иначе может быть не в состоянии достичь.

Неоспоримые преимущества:

1. Пониженное потребление энергии. Уменьшение зависимости от искусственного освещения может помочь снизить потребление электроэнергии на целых 10%.

2. Уменьшение образования плесени или плесени. Большинство заболеваний, особенно хронические респираторные проблемы, часто связаны с бактериальными и грибковыми накоплениями во влажных помещениях, таких как подвалы и ванные комнаты. Естественное освещение может естественным образом уменьшить производство вредных организмов, а солнечный свет считается одним из лучших естественных дезинфицирующих средств.

3. Здоровая доза витамина D. Достаточное количество солнечного света может предотвратить дефицит витаминов D и B1, который может вызывать такие заболевания, как рахит и авитаминоз.

4.Повышена производительность за счет изменения рабочей среды. Было проведено множество тематических исследований, которые показали значительное улучшение производительности труда сотрудников, у которых на рабочем месте поощрялось естественное освещение.

5. Повышенная визуальная привлекательность в интерьере. Естественное освещение по-прежнему является лучшим типом осветительной системы, используемой в дизайне интерьера, и может оказаться сложной, но полезной задачей, чтобы успешно интегрировать ее в структуру или здание.

В целом, естественное освещение предлагает ряд долгосрочных преимуществ, влияющих на общее состояние нашего живого мира.

Источник изображения: Изображение 1 , Изображение 2 , Изображение 3 , Изображение 4

Естественный свет — Designing Buildings Wiki

Проще говоря, естественный свет — это естественный свет, общим источником которого является Солнце.Это в отличие от искусственного света, который обычно создается электрическими приборами, такими как лампы.

Естественный свет принимается в дневное время и охватывает видимый спектр с фиолетовым на одном конце и красным на другом. Естественный свет не только полезен для здоровья, хорошего самочувствия и является хорошим источником витамина D, но и необходим растениям для фотосинтеза.

Другие источники естественного света включают огонь и, в ясные ночи, луну.

Естественный свет может сыграть важную роль в создании комфортной среды, помогая регулировать биологические часы, улучшая концентрацию и создавая спокойную, умиротворенную обстановку. Это может снизить потребление энергии зданием по сравнению с искусственным освещением, а также может помочь предотвратить развитие плесени или грибка в зданиях, поскольку эти споры процветают в темноте.

Для получения дополнительной информации см. Как добиться максимального естественного освещения.

Обычно естественный свет передается внутрь здания через остекление, такое как окна, или через другие отверстия.Более сложные «системы дневного света» собирают естественного света и доставляют его вглубь зданий. Они используют коллекторы на крыше для сбора света, а затем транспортируют его к рассеивателям во внутренних помещениях.

Воздействие слишком большого количества естественного света может быть проблемой для рабочих на строительной площадке, особенно летом, из-за риска солнечных ожогов, теплового удара и ослепления, затрудняющего обзор.

alexxlab