Вы здесь

Система естественного освещения подземных объектов

Версия для печати

Современное строительство подземных объектов требует выработки новых подходов в организации естественного освещения, поскольку на сегодняшний день практически единственным решением является верхний свет, или так называемый световой колодец.

Это достаточно простое и отработанное решение кочует из проекта в проект, с объекта на объект, тиражируя два существенных недостатка: низкую эффективность освещения при большой занимаемой площади, а также высокие теплопотери из-за наличия в верхней части помещения дополнительного отапливаемого объема зенитного фонаря с малым тепловым сопротивлением.

Низкая эффективность захвата солнечных лучей обусловлена конструктивными особенностями зенитного фонаря (рис.1, а), который на малых углах подъема солнца их практически не улавливает. Следует отметить, что в Беларуси большую часть года солнце находится на углах подъема от 0 до 34 градусов (полдень в равноденствие), т.е. минимум в течение полугода традиционный зенитный фонарь практически не может эффективно работать.

Компенсировать этот недостаток приходится увеличением линейных размеров светового проема, что в свою очередь требует повышения площади наружного остекления. Такое решение неизбежно приводит к появлению мостика холода в верхней части объекта, так как тепловое сопротивление зенитного фонаря многократно меньше теплового сопротивления ограждающих конструкций, и как следствие – к значительному увеличению теплопотерь. Не менее вредным фактором является и нерегулируемость светового потока в летние солнечные дни. Излишний солнечный свет является существенным источником тепла, которое нужно устранять кондиционированием, дополнительной вентиляцией и т.д. При этом следует учитывать, что в случаях необходимости освещения нескольких уровней подземного сооружения размеры световых колодцев (коридоров) становятся сравнимы с полезной площадью освещаемых помещений.

Таким образом, традиционное решение для современного строительства может применяться только ограниченно, поскольку устраняя одни недостатки, создает массу других.

Практическим способом решения проблемы естественного освещения объектов подземного строительства представляется внедрение авторской разработки “Солнечный парус”, основанной на применении в качестве источников естественного освещения управляемых солнечных концентраторов, передающих световодов и конечных рассеивателей. Принцип работы подобной системы представлен на рис.1, б.

Следует подчеркнуть некоторые особенности:

1. Захват лучей производится управляемым зеркалом с большей площади светового проема при любых углах и высотах расположения солнца в течение всего светового дня.

2. Эффективность передачи на расстояние достигается применением световодов, в которых освещенность падает не в зависимости от квадрата расстояния от источника (на 10 м – в 100 раз), а изза количества внутренних отражений (эффективность каждого до 99,8 % и более), что позволяет освещать многоуровневые и глубокорасположенные комплексы.

3. Система достаточно герметична, не создает дополнительных отапливаемых объемов в помещении. При этом точечные “проколы” световодами не требуют больших площадей, сохраняя полезное пространство.

4. Передача света может осуществляться не только по прямой вертикальной “зеркальной трубе”, но и изогнутому световоду, подводя источник света (рассеиватель) непосредственно к освещаемым поверхностям.

5. Система может автоматически регулировать подачу светового потока и служить основой устройства постоянного поддержания освещенности (ППО), управляющего комбинированной естественно­искусственной освещенностью объекта.

6. Система может быть неуправляемой (рис.1, в), при этом эффективность захвата солнечного света снижается, но не требуется ни автоматики, ни обслуживания.

7. Концентрация солнечного потока возможна только на прямых лучах. Теоретический фотометрический предел составляет 46 000 раз, т.е. окно 2х2 м можно “сжать” в световод диаметром 1 см, при этом оно будет постоянно ориентировано на солнце. Для нужд обычного строительства в этом нет необходимости, существенный эффект возникает и при гораздо меньшем сжатии.

Ряд практических схем описан в моей статье “Практические способы улучшения инсоляции…” (Архитектура и строительство, 2005, № 2). Однако нужно четко понимать, что существует прямая зависимость эффективности применения подобных систем от погодных условий. Если, к примеру, в Филадельфии 300 солнечных дней в году, а в Витебске около 30, то сравнительные характеристики освещенности одинаковых объектов будут существенно различаться по объективным причинам.

Таким образом, система освещения “Солнечный парус” на объектах подземного строительства непосредственно в Беларуси может быть реализована уже сегодня, но только в сочетании со световыми колодцами, так как ряд помещений (например, пути эвакуации) должны быть освещены и рассеянным светом. Сочетание концентратор – световод в этом случае должного эффекта не даст, а понастоящему солнечных дней недостаточно много. Наиболее перспективным представляется внедрение подобных систем в более солнечных регионах, в частности на Ближнем Востоке, в южных районах России, Казахстане, Китае и т.д.

Следует отметить, что впервые вопрос подобной организации освещения подземных объектов был описан автором в статье “Система солнечного освещения подземных сооружений” в российском журнале “Строительные материалы, оборудование, технологии ХХI века”, № 7 (42) в 2002 г. (рис. 3). В декабре 2005 г. журнал Forbes упомянул об аналогичной разработке американской компании Sunlight Direct, тестируемой для освещения магазина WalMart в Техасе (рис. 4) и позиционируемой следующим образом: “это лучший свет, который вы можете купить”.

Нужно сказать, что описанные системы во многом аналогичны, но до внедрения в Беларуси и России дело так и не дошло. Возможно, в перспективе произойдет поворот к поиску и воплощению так называемых энергоэффективных решений в строительстве, и проект будет востребован. Кроме того, потепление климата рано или поздно вынудит массово размещать объекты торговли, производства, инфраструктуры под землей. В этих условиях предложенная система освещения практически безальтернативна.

И в заключение о мелкой, но уже наболевшей проблеме, связанной с требованиями новых санитарных норм к освещению подвальных помещений. Ее частное решение, осуществленное автором в одном из продовольственных магазинов Витебска, приведено на рис.5. Если его растиражировать, то, может быть, удастся помочь сотням арендаторов мелких кафе, мастерских, производств, расположенных в подвальных помещениях по всей стране, решить этот непростой вопрос.

Детальные рекомендации по применению системы “Солнечный парус” можно получить у автора по email: suntown@mail.ru. Следует подчеркнуть, что каждый проектируемый подземный объект посвоему уникален и неких стандартных типовых решений не существует. Необходим индивидуальный подход и расчет в каждом конкретном случае. Принципиально возможно достаточно эффективно решить проблемы освещения объектов до 15 м глубиной (до 5 уровней), но многое зависит от месторасположения, рельефа поверхности, близости высотных зданий и т.д., а также конкретных требований, предъявляемых к освещению внутренних помещений.



comments powered by HyperComments
Читайте также
20.04.2005 / просмотров: 8 384
Массовое появление в современном градостроительстве широкоформатных и подземных объектов обусловлено многими факторами, в том числе более...
24.07.2005 / просмотров: 5 024
Начав свое победное шествие с простого заполнения светопроемов зданий, стекло в настоящее время превратилось в незаменимый конструкционный материал....
24.08.2006 / просмотров: 11 141
Гидроизоляционная и антикоррозионная защита объектов промышленного и гражданского строительства составом “Кальматрон”. Гидроизоляционную...