Архитектон: известия вузов. №4 (28) Декабрь, 2009
Теория архитектуры
Слукин Всеволод Михайлович
кандидат технических наук, профессор.
ФГБОУ ВПО "Уральская государственная архитектурно-художественная академия",
Россия, Екатеринбург
Симакова Елена Сергеевна
студентка.
ФГБОУ ВПО "Уральская государственная архитектурно-художественная академия",
Россия, Екатеринбург
ПРОБЛЕМЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ В УПЛОТНЕННОЙ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКЕ
УДК: 628.97
Шифр научной специальности: 38.113.8
Аннотация
Ключевые слова: уплотненная застройка; естественное освещение; нормы освещения; коэффициент естественной освещенности
Современная застройка городских пространств имеет ряд особенностей, которые отличаются от градостроительной структуры прошлого. Территории внутри городов освобождаются от градообразующих промышленных предприятий, происходит экспертное исследование сложившейся историко-архитектурной среды с последующей ее оценкой, упорядочением и реконструктивными действиями, воплощаются проекты новых центров с доминантными группами зданий, меняющих облик городской застройки. Архитектура зданий жилой и общественной сферы приобретает новые черты: увеличивается этажность, изменяется геометрия планов, расширяются используемые площади. Увеличивается использование стекла, как в декоративных, так и в энергосберегающих целях. Архитектурные решения в большей степени следуют развитию комфортности внутренних пространств.
Наряду с безусловно положительными явлениями, происходящими в современной городской застройке, отмечаются и явно отрицательные. Нехватка площадей для нового строительства при постоянном удорожании земли вызывает необходимость уплотнения застройки, что приводит к целому ряду негативных последствий: застройка дворовых пространств, предназначенных для озеленения и отдыха жителей; ликвидация детских и спортивных площадок; появление стихийных автомобильных стоянок; увеличение нагрузок на коммунальные сети. За всем этим стоит ухудшение экологических параметров среды. Но наиболее существенным недостатком уплотнения застройки является нарушение нормативных показателей естественного освещения и инсоляции помещений, определяющих биологические качества жизни горожан и их состояние здоровья.
Примеры уплотненной застройки приведены на рис. 1-4.
В нормативных документах, касающихся естественного освещения, регламентируется величина коэффициента естественного освещения, то есть отношения величины освещенности в определенных точках внутри помещения к наружной освещенности площади светом облачного небосвода. Коэффициент естественной освещенности (КЕО) нормируется для помещений разного назначения и служит определяющей величиной светового комфорта.
В городской застройке преобладают жилые помещения, а также помещения офисов, торговых и других общественных учреждений, где человек находится продолжительное время и выполняет определенную зрительную работу. Поэтому целесообразно оценить влияние уплотнения застройки на световую среду именно в данных помещениях. При этом выбраны следующие критерии:
- территория Свердловской области (первая группа административных районов Российской Федерации);
- коэффициент светового климата mN = 1для северной ориентации боковых светопроемов, как самой неблагополучной;
- расположение светопроемов в наружных стенах.
Естественное освещение помещений при боковом освещении формируется из двух составляющих:
1. естественный свет от облачного неба, попадающий в контуры светопроема;
2. естественный свет, отраженный от противостоящего (экранирующего) светопроему здания.
Общая формула расчета коэффициента естественного освещения в помещении при боковом освещении состоит из двух частей:
В условиях уплотненной застройки в помещениях рассматриваемого здания естественное освещение будет формироваться только за счет света, отраженного от противостоящего (экранирующего) здания. В этом случае формула расчетного КЕО примет вид:
, где
– геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий свет, отраженный от j-ого участка фасадов зданий противостоящей застройки;
М – число участков фасадов зданий противостоящей застройки, видимых через светопроём из расчетной точки;
– средняя относительная яркость j-ого участка, противостоящего (экранирующего) здания, расположенного параллельно исследуемому зданию (помещению);
– коэффициент, учитывающий повышение КЕО в помещении при наличии противостоящих (экранирующих) зданиях;
– коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от внутренних поверхностей помещения и подстилающего слоя земли, прилегающего к зданию;
– общий коэффициент пропускания света через боковые светопроемы.
, где
– коэффициент пропускания материала;
– коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема;
– коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях (при боковом освещении
=1);
– коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах (козырьки, навесы, фасадные ребра и т.п.).
– коэффициент запаса, регламентирующий загрязнение светопроема, наклон остекления и т.д.
Для оценки влияния фактора уплотнения застройки на параметры естественного освещения приняты следующие исходные и расчетные данные:
- за основу взят элемент застройки, состоящий из пятиэтажного здания с жилыми и офисными помещениями и противостоящего (экранирующего) шестнадцатиэтажного здания. При этом рассмотрена схема параллельного расположения исследуемого и экранируемого зданий, как наиболее часто осуществляемая в действительности;
- для анализа параметров естественного освещения (величина КЕО) выбраны: жилое помещение на втором этаже и офисное помещение на первом этаже, что соответствует современным архитектурным решениям, а кроме того, выбранная этажность отвечает наиболее неблагоприятным условиям освещенности.
При отмеченных данных нормированный коэффициент естественного освещения составляет:
для жилых помещений – [1.2]
для офисных помещений – [1.2]
- изменение величины коэффициента естественного освещения при изменении расстояния от исследуемого помещения до экранирующего здания прослеживается в пределах: 10 м, 20 м, 30 м, 40 м, 45 м (рис. 5–9).
- приняты следующие материалы фасадов экранирующих зданий и их отражающие характеристики:
– белый – средневзвешенный коэффициент отражения фасада = 0.6;
– светло-серый – средневзвешенный коэффициент отражения фасада = 0.4;
– темно-серый – средневзвешенный коэффициент отражения фасада = 0.2;
– стекло – средневзвешенный коэффициент отражения фасада = 0.1.
Величина средневзвешенных коэффициентов отражения учитывает наличие 30% остекленных светопроемов, выходящих на фасад экранируемого здания, а также 100% остекления для полностью остекленного фасада.
Боковые светопроемы исследуемых помещений имеют следующие характеристики:
- стекло оконное листовое двойное –
= 0,8;
- вид переплетов – деревянные одинарные –
= 0,8;
- несущие конструкции покрытия не препятствуют световым потокам –
= 1.0;
- солнцезащитные устройства отсутствуют –
= 1.0.
Величина общего коэффициента светопропускания в этом случае для жилых и офисных помещений является постоянной и составляет:
- величина коэффициента, учитывающего повышение КЕО при боковом освещении при данных размерах и пропорциях исследуемых жилых и офисных помещений, является постоянной и составляет:
= 7.3 ;
- величина коэффициента запаса принята с учетом снижения КЕО в процессе эксплуатации светопроемов исследуемых помещений (загрязнение и старение светопропускающего материала), является постоянной и составляет:
= 1.2 , с учетом вертикальности остекления светопроемов;
- значение геометрического КЕО (
) в расчетной точке исследуемых помещений при прохождении отраженных световых потоков через незаполненный светопроем определяется с помощью графиков Данилюка по методике СП 23–102–2003. В рассматриваемом случае при постоянстве параметров светопроемов исследуемых помещений (жилых и офисных) величина геометрического КЕО будет постоянной и составляет:
= 0.48
Непосредственно с отражающей способностью противостоящего (экранирующего) здания связаны средняя относительная яркость фасадов ( ) и коэффициент, учитывающий изменение внутренней составляющей КЕО в помещении при наличии противостоящих зданий (
). Величина коэффициента
зависит от средневзвешенного коэффициента отражения фасада экранирующего здания (
) и индексов противостоящего здания: индекс в плане (
) и индекса в разрезе (
).
Значения коэффициентов и
определяются в соответствии с требованиями и по методике СП 23–102–2003.
В результате расчетов коэффициента получены данные, которые приводятся в таблице 1.
Таблица 1.
Результаты расчетов величины коэффициента приведены в таблице 2.
Таблица 2
Результаты расчета коэффициента естественного освещения в жилых и офисных исследованных помещениях с учетом воздействия противостоящего (экранируемого) здания в сравнении с нормативными величинами КЕО приведены в таблице 3.
Таблица 3
По результатам проведенного исследования влияния уплотненной застройки на естественное освещение помещений, расположенных на различных расстояниях от противостоящего (экранирующего) здания, можно сделать следующие выводы:
1. При наличии противостоящего здания отраженные от его фасада световые потоки вызывают практически одинаковое распределение естественного освещения в помещениях первого (офисные) и второго (жилые) этажей во всех группах цветности материала фасадов.
2. Цветность материала фасадов противостоящих зданий оказывает преимущественное влияние на величину КЕО в пространстве жилых и офисных помещений, причем наибольшими величинами расчетных КЕО отличаются световые потоки, сформированные белыми и светло-серыми фасадами.
3. Фасады темно-серой окраски, а также фасады полностью остекленные, обусловливают низкие значения расчетных КЕО в исследуемых помещениях.
4. При анализе воздействия расстояний противостоящего (экранирующего) здания от исследуемого прослеживается четкая тенденция увеличения расчетного КЕО в помещениях с увеличением расстояния от 10 м до 45 м. Это обстоятельство вызвано увеличением отражающей площади на фасадах, особенно оно выражено для фасадов с белой и светло-серой окраской.
5. Основным выводом является взаимоотношение расчетных величин КЕО в жилых и офисных помещениях и нормированных значений КЕО для этих помещений:
– наиболее благоприятное соотношение наблюдается в случае жилого помещения и фасада противостоящего здания белой окраски (даже с учетом регламентируемого допуска ±10%) при всех расстояниях между зданиями;
– крайне неблагоприятное взаимоотношение и
отмечается для жилого помещения, световая среда которого определяется отражением от фасадов темно-серой окраски и полностью остекленных. При этом практически не влияет расстояние между исследуемым и противостоящим зданиями;
– в связи с тем, что нормированное значение КЕО для офисов ( = 1.0 ) в два раза превышает подобную величину для жилых помещений (
= 0.5), прослеживается недостаток величины расчетного КЕО по сравнению с нормированной величиной при любых расстояниях исследуемого помещения от противостоящего и окраски материалов фасада.
Таким образом, офисные помещения по условиям естественной освещенности не могут функционировать на первых и последующих этажах в уплотненной многоэтажной застройке.
С целью более полного представления о формировании световой среды в помещениях и выработки соответствующих архитектурно-планировочных решений целесообразно рассмотреть случаи не только параллельности расположения зданий в уплотненной застройке, но и расположение экранирующего здания под разными углами к исследуемому, Г-образного расположения, смешанного расположения и другие вариации.
![]() | ![]() |
Рис. 1,2. Уплотненная застройка, г. Екатеринбург
![]() | ![]() |
Рис. 3,4. Уплотненная застройка, г. Дюссельдорф
Библиография
1. СНиП 23–05–95: Естественное и искусственное освещение. – М.: Минстрой России, 1995.
2. СП 23–102–2003.: Естественное освещение жилых и общественных зданий. – М., 2003.
3. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03.: Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий. – М.: Информационно-издательский центр Минздрава России, 2003.
4. МГСН 2.06.99.: Естественное, искусственное и совмещенное освещение.– М., 2003.
5. Слукин В.М., Смирнов Л.Н.. Проектирование естественного освещения зданий различного назначения: учеб. пособие / В.М. Слукин, Л.Н. Смирнов.– Екатеринбург: Архитектон, 2007.
Ссылка для цитирования статьи
Слукин В.М., Симакова Е.С. ПРОБЛЕМЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЙ В УПЛОТНЕННОЙ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКЕ [Электронный ресурс] / В.М. Слукин, Е.С. Симакова //Архитектон: известия вузов. – 2009. – №4(28). – URL: http://archvuz.ru/2009_4/10
Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons "Attrubution-ShareALike" ("Атрибуция - на тех же условиях"). 4.0 Всемирная