3.17. Солнцезащита и светорегулирование в зданиях

Солнцезащитные устройства необходимы для защиты от перегрева помещений в летние месяцы, для ограничения прямой и отраженной блескости, а также для распределения световых потоков, проходящих в помещении через световые проемы.

Как показывает практика, солнцезащитные средства применяются в основном как средство формальной выразительности здания, без учета его ориентации по сторонам горизонта, природных и климатических условий.

Многие здания проектируются вообще без учета инсоляции. В значительной степени это объясняется негативным отношением к солнцезащите как фактору, удорожающему строительство.

Иногда проектировщики весь светопроем заполняют солнцезащитыми устройствами, что ограничивает связь с внешним миром и не пропускает благотворный спектр солнечной радиации, что значительно снижают освещенность при пасмурном небе и препятствуют аэрации помещений.

Наиболее негативным является увлечение большими площадями остекления, что идет в противовес уменьшению теплопотерь и экономии энергетических ресурсов. Это связано, с одной стороны, с несовершенством норм естественного освещения, которые устанавливают определенные значения КЕО при боковом освещении вне зависимости от глубины помещения и с другой стороны - модой на «здания с большими площадями остекления», что порождает сложнейшую и дорогостоящую проблему солнцезащиты.

Оптимальное количество солнцезащитных устройств рационально не только в гигиеническом, функциональном, эстетическом, но и в экономическом отношении, так как единовременные затраты на их установку окупаются за счет снижения расходов на вентиляцию и искусственное охлаждение воздуха, повышения производительности труда и снижения травматизма.

Солнцезащитные устройства не должны ухудшать условия воздухообмена в помещениях, они должны быть легкими, удобными и надежными в эксплуатации, экономичными и не создавать затенение светопроемов в зимний период времени.

Солнцезащитные устройства в основном подразделяются на три основные группы:

- архитектурно-планировочные, включающие ориентацию и взаиморасположение зданий, конфигурацию зданий в плане, озеленение и обводнение территорий;

- конструктивные, представляющие собой затеняющие элементы зданий (козырьки, экраны и т.п.), солнцезащитные и светорегулирующие устройства, солнцезащитные изделия из стекла и пленок, а также солнцезащитные устройства для территорий;

- технические, включающие кондиционирование воздуха, принудительную вентиляцию, и водоразбрызгивающие установки.

Выбор солнцезащитных устройств должен производиться в определенной последовательности. Сначала рассматривают возможности только архитектурно-планировочных средств и если эти средства не позволяют решить задачу, то выбирают стационарные конструктивные устройства. Когда помещения требуют высокого светового комфорта и необходимой защиты от перегрева в течение всего светового периода суток и года, то используют регулируемые солнцезащитные устройства в совокупности с теплозащитными стеклами. При особых требованиях к световому комфорту и и тепловой защите помещений применяют совокупность солнцезащитных изделии, теплозащитных стекол и технических средств регулирования микроклимата ( кондиционирование воздуха, радиационное охлаждение и т.д.).

В настоящее время наиболее распространенными являются конструктивные солнцезащитные устройства (экраны, лоджии, козырьки и др.), монолитно связанные с зданием, которые в летний период превращаются из затеняющих средств в дополнительные источники перегрева помещений.

Солнцезащитные устройства подразделяются на постоянные, являющиеся элементами зданий, и временные, устраиваемые в процессе эксплуатации зданий, а по конфигурации – на горизонтальные, вертикальные, наклонные и комбинированные (рис. 3.49).

Рис. 3.49. Типы солнцезащитных устройств зданий

а-горизонтальный козырек из сплошной плиты; б-то же, решетчатый; в-наклонный сплошной козырек; г-жалюзи, располагаемые в пределах толщины светопроема; д-жалюзи около проема; е-жалюзи на относе от светопроема; ж-вертикальные ребра; з-то же, в комбинации с горизонтальными жалюзи; и-комбинированные (коробчатые); к-ячеистые солнцезашитные панели; л-то же, маркизы

Тип солнцезащитного устройства выбирается с учетом назначения здания, природных особенностей района, ориентации здания, формы и размеров световых проемов, режима эксплуатации и технико-экономических показателей.

Сплошные горизонтальные солнцезащитные устройства целесообразно устанавливать над окнами зданий при высоком стоянии солнца для затененных светопроемов южных фасадов.

Жалюзийные горизонтальные устройства хорошо защищают помещения от солнечной радиации при любой ориентации светопроемов.

Для затененных световых проемов северо-западной и северо-восточной ориентации следует применять вертикальные ребра из сплошных плит, размещаемых по бокам светопроемов, что ограничивает допуск косых лучей низкостоящего солнца в помещениях.

В многоэтажных производственных и общественных зданиях на фасадах любой ориентации используют комбинированные солнцезащитные устройства, состоящие из вертикальных и горизонтальных плит, обрамляющих световые проемы. Коробчатая система хорошо защищает помещения от прямых и косых лучей.

В особо жарких районах перед световыми проемами устанавливаются ячеистые солнцезащитные панели.

Геометрические параметры стационарных солнцезащитных устройств: козырьков, экранов, их число и углы наклона их элементов определяются величиной защитных

углов - для горизонтальных элементов и - для вертикальных элементов (рис. 3.50).

Рис. 3.50. Расчетные схемы определения «защитных углов» и

Величины углов и определяется по формулам:

= arctg (ctg h_о cos ), (3.83)

где h_о - высота Солнца, град;

- угол между перпендикуляром к фасаду в плане и азимутом солнца, (А₀).

= 90 - . (3.84)

При определении выносов горизонтальных элементов солнцезащитных устройств следует принимать средние значения защитных углов и средний период жаркой половины года (22 августа).

Защитный угол позволяет принять любое конструктивное решение солнцезащитных устройств в зависимости от архитектуры фасада здания. При этом для одного и того же значения козырьки могут быть горизонтальными, наклонными многоступенчатыми или решетчатыми.

Для решетчатых козырьков можно перья козырька располагать равномерно

(рис. 3.51, а), устанавливая число и наклон перьев исходя из минимального значения в летнее время при обеспечении полной солнцезащиты.

Возможен вариант распределения перьев козырька в зависимости от изменения Солнца на небосводе (рис. 3.51, б). Второй вариант более экономичен, так как предполагает использование меньшего количества перьев козырька.

В обоих случаях необходимо читывать, что первое от фасада перо козырька должно затенять световой проем при наиболее высоком положении Солнца на небосводе, т.е. при минимальном значении в летний период.

Защитные углы , по которым определяют выносы, число и угол поворота вертикальных экранов, устанавливают непосредственно по инсоляционному графику с

учетом времени эксплуатации здания и требований к условиям инсоляции помещений.

Рис. 3.51. Конструктивные схемы решетчатых козырьков: а) - при распределении перьев козырька, исходя из минимального значения в летнее время; б) - то же, в зависимости от изменения положения солнца на небосводе

В том случае, когда установленные условия неприемлимы для данного архитектурного или конструктивного решения здания, следует выбрать комбинированные или регулируемые солнцезащитные устройства.

В последние годы широкое распространение при строительстве общественных и промышленных зданий получили зенитные фонари, которые в летний период нуждаются в солнцезащите.

Для солнцезащиты зенитных фонарей применяются водоразбрызгивающие установки, солнцезащитные сегменты, светорассеивающие купола, диффузорные решетки, регулируемые экраны и т.п. устройства (рис. 3.52).

За рубежом для солнцезащиты остекленных небоскребов применяются различные типы солнцезащитных стекол (фототропные, фотохромные) в комплексе с системой искусственного регулирования микроклимата. Используются теплоотражающие стекла с оловянно-сурьмяным покрытием и стекла типа «кудо-аурезин», которые от 50 до 80% задерживают ИК-радиацию и сохраняют высокое светопропускание. Однако даже эффективные солнцезащитные стекла не решают проблемы слепимости от прямых солнечных лучей.

Рис. 3.52. Типы солнцезащитных устройств для зенитных фонарей.

В последние годы фирмы Англии и Австралии для световых проемов любой площади выпускают солнцезащитную металлическую рулонную сетку с жалюзийными пространственными ячейками размером до 2 мм. Экранируя прямые солнечные лучи, такая сетка пропускает максимум рассеянного света (=0,7).

В нашей стране разработана подобная пространственная сетка, изготавливаемая из целого металлического листа толщиной 0,2-0,5 мм без отходов производства. Способ ее изготовления заключается в вытягивании листа с просечками, образующими пространственные ячейки, обеспечивающими эффект миниатюрных жалюзи (рис. 3.53). Коэффициент светопропускания сетки составляет 0,4-0,7.

Рис. 3.53. Типы солнцезащитных сеток

Расчеты и проектирование солнцезащитных устройств должны основываться на комплексном учете климатических особенностей местности (температура, влажность, облачность, прозрачность атмосферы, ветер и др.), а также требований к освещению помещений и их вентиляции.