3.3. Разработка архитектурных решений проектируемого здания с учетом светотехнических требований

Ориентация окон помещений принимается согласно ДБН В.2.2-3-97 «Школьные здания и учреждения»:

2.17. По условиям инсоляции должно быть обеспечено солнечное освещение физкультурно-спортивных помещений не менее 3 часов в день.

3.16 . Организация световых проемов должна обеспечивать левостороннее освещение рабочих мест учеников или смешанное (верхнее с левосторонним).

3.17. Естественное освещение классных (учебных) помещений допускается проектировать верхним (фонари) для лекционных аудиторий, мастерских.

3.18. При недостаточности естественное освещения следует принимать искусственное дополнительное освещение.

3.19. Ориентацию окон учебных помещений следует принимать согласно с таблицей :

Ориентация окон школьных зданий

Расположение помещений с нормируемой инсоляцией:

• Учебные помещение средних и старших классов ориентированы на юг, юго-восток имеют оконные проемы размерами 700*2400 с излишней инсоляцией (более 6-ти часов),поэтому на фасадах, а также в интерьере, предусматриваются горизонтальные подвижные устройства в виде ширм и ставней.

•Обслуживающие помещениия для учеников (спортивные раздевалки, с\у) не имеют естественного освещения(предусматривается искусственное освещение и принудительная вентиляция).Тренерские ориентированы на северо-восток.

Комнаты тихого отдыха учеников и кабинеты продленного дня ориентированы на север, северо-запад.

•Учительские ориентированы на северо-запад, восток.

•Кабинеты и лаборатории ориентированы на северо-запад ,юго-запад, юг, юго-восток, восток. Со стороны юга предусматривается солнцезащита в виде горизонтальных подвижных элементов (ширм), со стороны юго-запада – козырьковый вынос крыши и ширмы.

Чертежная мастерская ориентирована на север. Мастерские (скульптура, живопись, прикладная механика) – на север, северо-запад.

Фотолаборатория, хранилище реактивов, выставочное помещение, подсобные помещения не имеют естественного освещения.

Группа помещений театрально-кружкового назначения имеет северо-восточную, восточную ориентацию.

• Бассейн ориентирован на север и восток.

•Кабинет информатики ориентирован на север, северо-запад. С западной стороны имеется сплошное затенение солнцезащитными устройствами в виде нерегулируемых ширм-ставен.

Читальный зал библиотеки ориентирован на юго-восток, юг. Для обеспечения нормированной инсоляции предусмотрены солнцезащитные устройства. Книгохранилище не имеет естественного освещения.

•Коридоры и холлы обеспечиваются верхним фонарным освещением, не достаток компенсируется искусственным освещением.

Остекление.

Среди большого спектра современных технических решений в окнах, таких как использования энергосберегающих стекол с селективными покрытиями, особо выделяется одна из самых перспективных разработок. Это технология стеклопакетов «Тепловое Зеркало», разработанная американской компании Southwall Technologies

Принцип работы "теплового зеркала" состоит в следующем: в зимнее время года покрытие отражает тепло в сторону его источника, а в жаркий период оно отражает солнечное тепло на улицу. Конструкция «Теплового Зеркала» включает в себе лучшие характеристики двухкамерного стеклопакета и низкоэмиссионного покрытия стекла. Такой эффект позволяя достичь самых больших значений термического сопротивления остекления близким по своему значениям к термическому сопротивлению самих стен. В основе изобретения лежит особенности передачи теплового потока через остекление, который состоит из:

• к онвекции

• теплопроводности

• тепловое излучение

Теплопроводность- это эффект переноса тепла от одного тела к другому при непосредственном их контакте.

 Конвекция- это процесс переноса энергии за счет диффузии молекул и атомов газа при движением частиц из области с одной температурой в область с другой температурой.

 Тепловое излучение-процесс передачи теплоты при помощи электромагнитных волн, состоящий в превращении внутренней энергии тела в энергию излучения на поверхности тела, излучающего тепло, и лучистой энергии в тепловую, на поглощающей лучистое тепло поверхности. Потеря тепла за счет конвекции и теплопроводности составляет примерно 15% от общих потерь, а самые значительные расходы тепла идут именно из-за теплового излучения.

 Целью к уменьшению потерь тепла за счет теплового излучением выразилось в изготовлении низкоэмиссионных покрытий (Low-E). Но гараздо лучший эффект достигается при применении технологии «Тепловое Зеркало». Конструкция такого стеклопакета очень проста. В межстекольном пространстве размещают низкоэмиссионную пленку (см. рис. выше). Это полимерная полиэтилентерафталантная пленка толщиной 75 мкм с напылением толщиной от 6 до 12 слоев атомарной толщины различных материалов (диэлектрик(30 нм)\металл (10-20 нм) \диэлектрик (30нм) \ металл) что практически невидимо для нашего глаза. При этом оно селективно отражает, поглощает или пропускает электромагнитные излучения различных длин волн. 

 Такое напыление пропускает видимый для глаза спектр света, но отражает ИК излучение (тепловые) и задерживает вредное УФ излучение. Слои металлов напыления (золото, серебро, оксид индия и др.) обеспечивают проход электромагнитных волн в спектре излучения, прозрачные же для излучения слои диэлектрических покрытий защищают металлы от окисления. В следствие того что между стеклами натянута пленка, предотвращаются большие потери тепла от теплового излучения, но и снижаются потери тепла из за конвекция. Два этих фактора значительно уменьшают потери тепла через остекления. Маленький вес пленки, отличная светопрозрачность и хорошие звукозащитные и теплозащитные качества "теплового зеркала" являются основными показателями данной технологии.

Н а данный момент производят и используют до 12 видов пленок -от абсолютно прозрачной до цветных (бронза, золото). Пленки имеют обозначения в зависимости от своей светопропускающей способности, где цифрой обозначен максимум пропускания видимого света в процентах. Пленки марки HM 88 и пленка с двухсторонним покрытием марки ТС 88 – практически прозрачны и рассчитаны на применение в стеклопакетах в северных климатических зонах, где важны дополнительные теплопоступления от солнца для обогрева помещений.

 Окна и двери, изготовленные по этой технологии, могут выполнять роль пассивных гелиосистем. Для климатических условий стран с жарким климатом применение таких стеклопакетов возможно в любых строительных сооружениях. Технология обеспечивает не только хорошие теплозащитные характеристики пластиковых окон, но и дополнительный обогрев помещений, предотвращает выцветания интерьера. В первую очередь это имеет большое значение для общественных и жилых сооружений массового строительства ,музеев, аэропортов, ресторанов, памятников архитектуры и супермаркетов.  Стеклопакеты для металлопластиковых окон и дверей с пленками "тепловое зеркало" обладают хорошей отражающей способностью и рекомендуются к применению в окнах на южных и западных фасадах с большой площадью остекления и в любых зданиях, где требуется хорошая светопроницаемость и одновременно высокая защита от солнца. Это могут быть музеи, школы, библиотеки, клиники. Целесообразно также устанавливать стеклопакеты на вертикальных плоскостях теплиц, зимних садов, оранжерей и соляриев. Так же остекление обеспечивает еще большую степень солнцезащиты и применяются при наклонном остеклении нежилых зданий, где требуется более сильная солнцезащита и достаточная светопроницаемость – помещения с вертикальным остеклением, оранжереи обращенным к южной стороне и т.д.

 Маленький вес, большая отражающая способность в диапазоне ИК длинноволнового и коротковолнового излучения. Можно подобрать пленку с нужными показателями светопропускания и солнцезащиты в зависимости от вида климатических условий, уровня теплоизоляции металлопластиковых окон и двери, этажности здания и его ориентации относительно сторон света.

 Теплозащитные свойства стеклопакета «Тепловое зеркало» шириной 24 мм соответствуют кирпичной стене толщиной в полметра. Технология признаны специалистами в качестве самой универсальной и полезной системы остекления для гражданских и торговых зданий.

• снижение тепловых потерь в зимнее время на 59% • исключает перегрв в летнее время • летом снижение расходы на кондиционирование больше чем на 29% • равномерная температура воздуха в здании в течении года • исключает запотевание окон • улучшенная звукоизоляция • значительно уменьшает выцветание обоев, обивки мебели, картин и ковров

 Имея неоспоримые преимущества по сравнению с обычными стеклопакетами, они является еще и наиболее дешевой оконной технологией, с точки зрения срока окупаемости затрат на установку. Расходы на применение стеклопакета "тепловое зеркало" при реставрации исторических объектов окупаются в течение 3-5 лет.

  Уличный шум часто сильно мешает. Поэтому хорошая звукоизоляция окна является одним из основных критерием при выборе окон. Показатель звукоизоляции данной технологии больше чем у обычных однокамерных стеклопакетов почти на 40%.

    Остекление по технологии представляет почти 100% защиту от ультрафиолетового света. Через стандартные стеклопакеты проходит до 70% вредного ультрафиолетового излучения. Стеклопакет с низкоэмиссионными покрытиями незначительно уменьшают излучение УФ. Защита от ультрафиолетового света очень важна для витрин с мебелью и одеждой, музеев и все что может быть подвергнуто выцветанию.

Рис. 3.3.2. Главный вход.

Главный вход, помещение столовой, холлы и коридоры, помещение кабинетов и классов, помещение библиотеки и лабораторий имеют боль-шую площадь остекления. В этих частях здания наиболее эффективно применение данной системы остекления -«теплое зеркало»

Рис.3.3.3. Вид с внутреннего двора на учебные кабинеты, библиотеку, лаборатории.

Рис.3.3.4. Главный фасад. Запад.

Н а западный фасад выходят окна следующих помещений: главного входа-тамбура, галерея, универсальный кабинет, группа административных помещений(секретарская, кабинет директора, зал общих собраний),ввиду инсоляции сверх нормы, окна оборудуются солнцезащитными устройствами (ширмами, ставнями) ,а так же конструктивно – большим выносом карниза крыши и балконом.

Рис.3.3.5.Южный фасад

В южную сторону обращены оконные проёмы следующих помещений : помещения средних и старших классов, лаборатории, библиотека. Солнцезащитные устройства представлены в виде подвижных ширм, ставен ,а также значительным выносом карниза крыши

Рис.3.3.6. Восточный фасад.

На восток выходят оконные проемы следующих помещений: классные комнаты старших классов, учительские, группа помещений танцевально- кружкового блока, помещения театрального блока. Инсоляция осуществляется в нормируемых количествах, защитных устройств не требуется.

Рис. 3.3.7. Вид с балкона на оконные проемы школьной столовой. Защитой от излишней инсоляции служат деревянные регулируемые жалюзи в интерьере.

Рис.3.3.8. Пример использования жалюзи в интерьере.

Рис.3.3.9. Вид с внутреннего дворика на классные Рис.3.3.10 .Пример

ширмы в помещения . интерьере

Рис.3.3.11. Пример ламельной шторы Рис.3.3.12. Внешне оконные подвижн.ширмы

Ориентация юг, юго-восток. В данном случае используются ламельные шторы. В случае замены рекомендуются подвижные ширмы снаружи или в интерьере, а так же оконные шаттерсы.

Внешние жалюзи и внешние рафшторы благодаря своим ламелям-пластинам входят в группу ламельных штор. При помощи них атмосферу в помещении можно идеально адаптировать к потребностям потребителя. Ламельные шторы гарантируют оптимальную защиту от перегрева помещения прямыми солнечными лучами и, кроме того, помогают отлично регулировать интенсивность проникновения дневного света в помещение, поскольку ламели можно бесступенчато поворачивать

В нутренние ставни

- энергосбережение; - эстетический эффект; - прочность; - уход;

Внешние ставни

- энергосбережение; - эстетический эффект; - прочность; - уход;

Рис.3.3.13.Шторы шаттерс в интерьере Рис.3.3.14.Вид снаружи. Шторы шаттерс

Принятые решения по разделу 3.3 .Разработка архитектурных решений с учётом требований светотехники:

• Для уменьшения теплопотерь используются двухкамерные стеклопакеты «тепловое зеркало» с применением в стеклопакете специальных мембран.

• Главный вход в комплекс оборудован теплообдувом.

• Стены здания трехслойные кирпичные со средним слоем утеплителя Polpan .Фасады невентилируемые, оштукатуренные фрагментарно в качестве эстетического решения стен используется кирпичная кладка, имитация деревянной рейки, чешуи, керамическая плитка . Имеет остекление различного размера, включая верхний свет(в т.ч. фонари). Для поддержания микроклимата имеется система кондиционирования.

• Искусственным микроклиматом не обеспечиваются склады и подсобные помещения.

• Внутри здания предусмотрено сезонное отопление, приточно-вытяжная вентиляция, центральное пылеудаление.

• Исключается циркуляция внутреннего и наружного воздуха за счет устройства тамбуров. Помимо использования солнцезащитных стеклопакетов в остекленных помещениях, ориентированных на юг и юго-восток предлагается использовать солнцезащитные элементы .

• По требованиям ДБН 360-92**, размещение и ориентация проектируемой школы должна способствовать созданию благоприятной среды и обеспечивать достаточную инсоляцию помещений и территорий прилегающей жилой застройки, (п. 10.29, п. 10.30).

Так как высотность застройки не превышает этажности соседних зданий и располагается на достаточном расстоянии, то данный объект не влияет на инсоляцию жилой застройки и сам не подвержен влиянию. Соответственно нормы инсоляции выполняются

Так как в школе много сплошных остекленных поверхностей в качестве ограждающих светопрозрачных конструкций в проекте приняты системы остекления с двойным стеклопакетом типа «тепловое зеркало», (триплекс), с применением «активных» стёкол -хамелеонов - с жидкокристаллическими (электрохромными, либо дисперсными элементами), позволяющими регулировать оптические и энергетические свойства остекления разработки Shcuco. Вариант конструкции стеклопакета триплекс: (ул.) вакуумный стеклопакет + (аргон) + покрытие, теплоотражающее стекло =2,3 (м2 *0С^Вт)