Системы естественного освещения помещений

Существуют три системы естественного освещения помещений: боковое, верхнее и комбинированное освещение. Эта классификация положена в основу нормирования естественного освещения.

Система бокового освещения подразделяется на одно-, двух-, трехстороннее и круговое освещение.

Система верхнего освещения может быть обеспечена различными устройствами — от полностью светопропускающего покрытия до точечных фонарей и световых шахт.

Система комбинированного естественного освещения представляет собой комбинацию бокового и верхнего освещения (рис.11).

а — боковое освещение, одностороннее (слева) и двустороннее (справа); ;

б — верхнее освещение, П-образный, зенитный (слева) и шедовый (справа) фонари;

в — комбинированное (боковое плюс верхнее) освещение; (б, в)

Рис. 11. Системы естественного освещения помещений и нормируемые значения КЕО

Если любая из этих систем не обеспечивает требуемого уровня освещения и его качества (комфортности), то она может быть дополнена искусственным освещением. Такая система получила название совмещенной.

Выбор архитектором систем освещения определяется прежде всего назначением помещения.

Основными задачами проектирования естественного освещения зданий являются:

1) выбор типа, размеров и расположения световых проемов (в стенах и покрытиях), при которых в помещениях обеспечиваются нормированные показатели освещения;

2) защита рабочих зон помещения от слепящей яркости прямых и отраженных лучей солнца;

3) согласование выбранных светопроемов и их расположения с архитектурными требованиями к освещению, способствующими выявлению пространства, тектоники, ритма, цветового решения и характерного образа сооружения.

Первую задачу, связанную с выбором типа и расположения светопроемов, следует решать на основе светотехнических расчетов, подтверждающих соблюдение норм. При этом необходимо учитывать затенение рабочих поверхностей оборудованием и корпусом самого работающего. Последнее в большой степени зависит от системы естественного освещения и расположения работающего относительно светового проема.

Задачи проектирования естественного освещения зданий определяются их художественным образом и назначением. Классификация зданий в зависимости от требований к световой среде приведена в таблице 14.

Естественное освещение зданий, относящихся к I группе, целесообразно решать так, чтобы свет подчеркивал архитектурное значение центральных (главных) помещений, акцентировал оси и членение пространства, служил своеобразным гидом при движении посетителей от вестибюля к центру здания.

Таблица 14 Классификация зданий по требованиям к световой среде
Группа зданий	Требования к световой среде	Примеры
I	Определяются в основном идейно-художественными задачами	1. Здания мемориальной архитектуры 2. Здания парламентов, судов, власти 3. Дворцы культуры, науки и искусства 4. Культовые сооружения
II	Функциональные с учетом зрительной адаптации посетителей	1. Панорамы, диорамы 2. Картинные галереи и музеи 3. Выставочные здания 4. Спортивные залы
III	Определяются высокими требованиями к обеспечению условий зрительной работоспособности в сочетании с эстетическими и гигиеническими требованиями	1. Здания высших и средних учебных заведений 2. Школы 3. Здания проектных и научно-исследовательских институтов 4. Производственные здания и офисы
IV	Определяются в основном психологическими, эстетическими и гигиеническими требованиями	1. Здания лечебных учреждений, санаториев и домов отдыха 2. Здания детских учреждений 3. Жилые дома

Приемы естественного освещения зданий, относящихся к группе I, можно проследить на архитектурных памятниках прошлого. Используя свет и цвет для акцентирования идейного и художественного замысла, зодчие достигали большой выразительности интерьеров и предопределяли настроение и впечатление посетителя (архитектурная сверхзадача).

В основных помещениях зданий II группы свет используется как эффективное средство акцентирования внимания на объекте восприятия (картине, скульптуре, сценической или спортивной мизансцене, панораме и т.д.), т.е. как бы без персонификации его роли в окружающем архитектурном пространстве. Для этого применяется неравномерное распределение света в помещении и используется эффект темновой адаптации глаз наблюдателей, располагающихся в зоне пониженной яркости.

Демонстрационные залы в зависимости от экспозиции подразделяются на два вида: в первых преобладают плоскостные экспонаты (картины, гобелены и т.п.), во вторых — объемные (скульптура, оборудование).

При проектировании картинных галерей необходимо предусматривать выполнение следующих требований:

а) обеспечение достаточно интенсивной освещенности картин, которая характеризуется средним значением КЕО на плоскости картины в пределах 1,5—2%;

б) соблюдение определенного от ношения среднего КЕО на плоскости картины е_к к значению КЕО на вертикальной плоскости, проходящей через глаз наблюдателя, е_в; численное значение отношения е_к/е_в должно быть больше единицы и не превышать 10;

в) соблюдение определенного отношения среднего значения КЕО на горизонтальной плоскости в зале е_г на уровне глаз наблюдателя к среднему значению КЕО на поверхности картины е_к; численное значение отношения должно быть меньше единицы;

г) полное устранение инсоляции помещений во избежание разрушительного действия на картины прямого солнечного света, особенно его ультрафиолетовой составляющей;

д) искусственное освещение картинных галерей должно дополнять и продолжать естественное освещение, как по уровню освещенности, так и по распределению света в помещении, соотношению яркостей (освещенностей) и спектральному составу света.

Освещение залов картинной галереи осуществляется через окна или фонари. При боковом освещении залов целесообразно применять кабинетную планировку здания. Демонстрационные залы при кабинетной планировке обычно имеют размеры 10x10 и 12x12 м. Достоинством этого архитектурного решения является возможность сосредоточенного обозревания экспозиций, а также экспонирования произведений искусства и техники в интерьерах, архитектура которых соответствует времени создания этих произведений.

При верхнем освещении картинных галерей целесообразно пользоваться приемом Сиджера (рис. 12), который позволяет соблюдать изложенные выше требования и, в частности, устранить зеркальные отражения светопроемов на бликующей плоскости картин, резко ухудшающие их восприятие.

Рис. 12. Прием Сиджера, позволяющий значительно уменьшать высоту помещений и достигать неравномерного освещения выставочной зоны и зоны наблюдения, способствующего наилучшей видимости картин. а, б, в — варианты архитектурных решений; Н_э — высота экспоната.

Устранение инсоляции в залах картинной галереи обеспечивается ориентацией светопроемов на северную часть неба, а также применением фонарей шедового типа (на север) и экранированием прямых лучей солнца различными солнцезащитными средствами.

К группе II общественных сооружений относятся спортивные залы, в которых высокая освещенность спортивной арены должна сочетаться с пониженной яркостью (освещенностью) в зоне расположения зрителей. Неравномерность освещения с минимумом в зоне зрителей и максимумом на арене не должна быть более 0,3. Дополнительно к этому естественное освещение спортивных залов должно отвечать следующим требованиям:

- интенсивное освещение арены осуществляться через фонари или световые шахты, сосредоточенные в центральной части покрытия, надежно защищающего спортсменов и зрителей от ослепленности прямыми лучами солнца;

- боковое освещение трибун целесообразно осуществлять через окна, расположенные под углом не менее 15° к линии фиксированного наблюдения, проведенной от глаз зрителей, сидящих в последних рядах амфитеатра (рис. 13);

- искусственное освещение спортивного зала должно по возможности продолжать естественное освещение по характеру распределения света и по соотношению яркостей (освещенностей) на спортивной площадке (арене) и в зоне расположения зрителей, а также по

спектральному составу света.

Рис. 13. Примеры рационального естественного освещения спортивных залов (штриховая линия показывает распределение КЕО) РП - рабочая поверхность

Световая среда в основных помещениях III группы должна удовлетворять комплексу функциональных и гигиенических требований, имеющих конечной целью создание комфортных условий зрительной работы. Последняя характеризуется большим зрительным напряжением в течение рабочего дня. При проектировании световой среды в классах и аудиториях необходимо стремиться к обеспечению постоянства условий зрительной работы в течение всего учебного процесса. Это достигается применением приема совмещенного освещения, которое открыло новые возможности в создании прогрессивных объемно-планировочных решений учебных зданий. Некоторые из применяемых проектных решений аудиторий и классов приводятся на рис. 14 (а — одностороннее освещение при небольшой глубине помещения; б — двустороннее освещение глубокого класса; в — варианты совмещенного освещения; 1 — светящийся карниз; 2 — искусственное окно; 3 — второй свет).

Рис. 14. Некоторые из применяемых проектных решений аудиторий и классов

К IV группе относятся помещения, световая среда в которых в основном определяется психологическими, эстетическими и гигиеническими требованиями; к ним относятся палаты больниц, основные помещения детских учреждений, жилые помещения. Совокупность этих требований, изложенных частично в СНиП, может быть удовлетворена: при обеспечении нормированных значений КЕО и неравномерности естественного освещения; при обязательной защите от сверхнормативного солнца солнцезащитными средствами (жалюзи, маркизы и др.).