Естественное освещение помещений. Основные стратегии

Естественное освещение помещений. Основные стратегии

Естественное освещение помещений дает возможность сэкономить электроэнергию и повысить визуальный комфорт. Многочисленные исследования, проведенные за последние 50 лет, свидетельствуют о значительном влиянии естественного освещения на человека. Дневной свет управляет биологическими, физиологическими и психическими процессами в организме человека. Он влияет на ритмы дня и ночи, на настроение, повышает производительность на работе и успеваемость в школе. Также наличие дневного света в магазинах розничной торговли повышает продажи. При правильной интеграции системы искусственного освещения с системой естественного освещения можно в значительной степени повысить энергоэффективность здания.
Естественное освещение помещений можно обеспечить при помощи различных стратегий и концепций.

Стратегии естественного освещения помещений

Стратегии естественного освещения можно разделить на две основные категории: боковое освещение, которое поступает через стены по периметру здания, и освещение через крышу, которое поступает через верхнюю часть здания. Выбор стратегии естественного освещения зависит от планировки, ориентации и местности, в которой стоит здание, а также от климатических условий.

Боковое освещение

Начиная со средних веков, вертикальные окна, пожалуй, являются самой популярной стратегией естественного освещения помещений. Окна обеспечивают зрительный контакт с внешним миром и позволяют проникать дневному свету. Для улучшения проникновения света и уменьшения бликов иногда использует пассивные устройства, известные как «световые полки».

Естественное освещение помещений при помощи световой полки

Световые полки представляют собой горизонтальную отражающую поверхность, которая направляет свет через потолок вглубь помещения. При этом, для большего проникновения света, потолок должен быть светлым с хорошими отражающими свойствами, а остекление должно быть как можно ближе к потолку. Количество проникающего дневного света при такой стратегии зависит от ориентации фасадов здания. Хорошая ориентация оконных проемов может максимизировать поступление солнечного света и свести к минимуму блики и перегрев. Ориентация продольной оси здания с востока на запад увеличивает размер фасадов, обращенных на юг и север. Окна, выходящие на восток и запад, больше дают бликов от прямых солнечных лучей.

Естественное освещение помещений через крышу

Благодаря использованию световых люков в крыше здания можно обеспечить равномерное распределение дневного света по всей площади верхнего этажа. Основные типы систем естественного освещения через крышу – это фонари-надстройки, шедовые фонари (с односторонним остеклением и пилообразной крышей), зенитные фонари (выполняются в точечном варианте или в варианте протяженного свода, остекление ориентируется на зенитную часть неба).

Естественное освещение через крышу

Фонари-надстройки

Фонари-надстройки представляют собой остекленное возвышение над крышей. Их преимущество заключается в некоторой защите помещения от прямых солнечных лучей. Недостаток таких фонарей состоит в том, что при их близком расположении друг к другу между ними может скапливаться снег.

Шедовые фонари

Крыша с шедовыми фонарями в профиль напоминает пилу. Фонари устанавливаются либо вертикально, либо наклонно и разделяются наклонными участками крыши. Такую систему можно использовать для равномерного освещения помещений большой площади. При ориентации на север получается естественная защита от прямых солнечных лучей. Однако для снежных районов эта система также не очень подходит из-за образования снеговых мешков возле стекол.

Зенитные фонари

Зенитные фонари могут быть различных форм, включая куполообразную, цилиндрическую, плоскую и т.д. В случае горизонтального остекления могут возникать проблемы с поступлением прямых солнечных лучей в полдень. В этом случае в качестве солнцезащиты можно использовать систему жалюзи. Также в зенитных фонарях практически не используется отраженный свет от потолка.

Естественное освещение помещений при помощи световых колодцев (световодов)

В дополнение к указанным выше стратегиям, естественное освещение можно направить в помещение при помощи световых колодцев. Устройство светового колодца состоит из внешнего коллектора (обычно на крыше), трубы с высоким коэффициентом отражения на внутренней поверхности и диффузора. При помощи такой технологии можно освещать также и удаленные площади в помещения.

Динамические системы естественного освещения

Естественное освещение зданий при помощи системы зеркал от Ciralight
© Ciralight

Статические конструкции фонарей и световые колодцы передают солнечные лучи, но их эффективность снижается в зависимости от положения солнца, особенно в зимнее время. Проблему изменения интенсивности естественного освещения в течение дня отчасти могут решать динамические системы естественного освещения. Если для освещения здания использовать систему подвижных зеркал, которые поворачиваются за солнцем, то в течение практически всего дня можно повысить и выровнять интенсивность освещения. В этой статье описывается система SunTracker, состоящая из трех зеркал, которые поворачиваются за солнцем благодаря устройству GPS, работающему на солнечных батареях.

Принципы проектирования систем естественного освещения

При проектировании необходимо учитывать ряд факторов, перечисленных ниже.

Расположение световых фонарей

Для определения расположения световых люков большую роль играют пропорции помещения. В помещение с высоким потолком дневной свет проникает дальше, как при боковом освещении, так и при освещении через крышу. Более высокое положение окна также приведет к более глубокому проникновению лучей и более равномерному освещению. Маленькие окна, разделенные участками стены, могут привести к неравномерному освещению и неприятному контрасту между окном и смежными поверхностями стены.

Отражательная способность поверхностей помещения

Значения отражательной способности поверхностей помещения существенно влияют на освещенность и должны быть как можно выше. Причем наибольшее значение имеет отражательная способность потолка. Значение коэффициента отражения потолка должна быть на уровне 0,8 или выше. Следующим важным параметром в маленьких помещениях является значение коэффициента отражения стены напротив окна. В таблице приведены ориентировочные значения отражательной способности поверхностей в помещении:

Таблица 1 – Значения коэффициентов отражения поверхностей помещения

Поверхность

Коэффициент отражения, %

Потолок

> 80%

Стены

50% — 70%

Пол

20% — 40%

Интеграция с системой управления искусственным освещением

Для того чтобы дневной свет не только подчеркивал архитектурные особенности здания, но и делал здание максимально энергоэффективным, можно объединить систему естественного и искусственного освещения. Когда солнечный свет обеспечивает требуемый уровень освещенности на рабочем месте, то система управления может затемнять или выключать соответствующие лампы. В настоящее время в системах искусственного освещения широко используются датчики присутствия и датчики освещенности.

Расположение источников искусственного освещения

При размещении источников искусственного освещения необходимо учитывать источники дневного света. Например, при типичной планировке помещения, когда окна находятся вдоль одной стены, светильники лучше размещать рядами параллельно окну и управлять ими таким образом, чтобы по мере увеличения естественного освещения гасли ближайшие к окнам лампы.

Автор: Анастасия Литвинова

Естественное освещение помещений через окно

 

Оставить ответ