18.Световые фонари

Световые фонари (зенитные) – это нестандартная архитектурная конструкция, всегда эксклюзивная, создаваемая для конкретного архитектурного проекта. Это круглое или многогранное в плане стеклянное сооружение, венчающее купол или крышу здания. Световые фонари служат для освещения, вентиляции, а также могут быть просто элементом дизайна – "украшением” какого-либо помещения. Размеры световых фонарей могут быть различными – от небольшой “бабочки” в крыше загородного дома до огромного стеклянного купола в зимнем саду или бассейне.

Технически световые фонари могут выполняться разными способами, в зависимости от технических задач конструкции и общего архитектурного дизайна. Конструкция фонаря должна быть не только красивой и вписываться в общий архитектурный стиль здания, но также:

быть безопасной (в случае повреждения стекла, например);

быть герметичной (отсутствие протеканий и конденсации);

быть прочной (обильный снегопад, град, ветер);

быть долговечной;

быть функциональной (легко мыться-чиститься, открываться для проветривания, пропускать достаточное количество света и т.д.).

Назначение

Зенитные световые фонари (световые купола) предназначены для установки в плоскую либо слабонаклонную кровлю.

Их основное назначение – естественное освещение. Засчет их горизонтального расположения в плоскости кровли, световые фонари пропускают на 40-50% больше света, чем торцевые (вертикальные) окна. Согласно нормативным документам, это позволяет выбирать необходимое количество дневного света в помещениях с различными назначениями: промышленные и торговые здания, офисы, мансарды, бассейны, зимние сады и т.д.

Составляющие

Производство световых фонарей осуществляется в заводских условиях, и они являются «самостоятельной» конструкцией, что существенно облегчает сборку и установку их в кровлю.

Световой фонарь состоит из купола (светопропускающей части) и основания (опорной части, устанавливаемой на плиты или балки покрытия крыши).

Материал:

Производство световых фонарей осуществляется из одно-, двух-, трехслойными из монолитных полимерных материалов высокого качества – акрила (полиметилметакрилата) и поликарбоната, чьи физико-механические качества остаются неизменными в гораздо более широком, чем у акрила диапазоне температур (от – 45 °С до +120 °С), а его ударопрочность больше (выше) чем у стекла в 250 раз. Оба эти материала имеют одинаково высокую светопропускаемость и могут использоваться как отдельно, так и в комбинации друг с другом.

Реже используется купола из полиэстера (стекловолокна), композиционного материала, сочетающего в себе высокие механические показатели при относительно небольшой плотности, производящегося на основе высокопрочного стеклонаполнителя и полиэфирной смолы.

Материал не подвержен электрохимической коррозии, устойчив к различным агрессивным средам, в том числе к воздействию солей, кислот и щелочей, не подвержен бактериальному разложению, устойчив к продуктам биологической жизнедеятельности.

Световые фонари имеют основания, так же изготовленные из полиэстера (окрашенного в белый цвет стекловолокна)и заполненные специальным теплоизолирующим составом. Для удешевления проекта используются металлические (неутепленные) основания, выполненные из оцинкованных листов, собирающиеся и утепляющиеся при гидроизоляции кровли. Широкий край (лапа) основания и его геометрическая форма обеспечивают устойчивость, прочное крепление и высокую герметичность при соединении его с кровлей. Основания имеют высоты 150, 300, 500 мм и могут устанавливаться как в плоскую, так и в профилированную кровлю.

Световые фонари могут быть как неоткрываемыми (глухими), так и открываемыми. Для открывания используются либо механические винтовые устройства, либо электроприводы, с помощью которых происходит проветривание или удаление продуктов горения при пожаре.

Выбор размера

А - внешний размер купола,

В - размер светопропускающей части,

С - внутренний размер основания, соответствует размеру проема в кровли.

Световые фонари: виды и конструкции

В зависимости от назначения фонари производственных зданий подразделяются на светоаэрационные и аэрационные. Наиболее широко применяются продольные П-образные фонари с наружным отводом воды. Для пролета 18 м ширина фонаря принимается 6 м, для больших пролетов - 12 м.

Высота фонаря зависит от требуемой освещенности и определяется светотехническим расчетом. Типовые фонарные переплеты имеют высоту 1250 и 1750 мм и устанавливаются в один или два яруса. Для фонарей шириной 6 м применяют одну ленту остекления высотой 1250 мм; для фонарей шириной 12 м - одну ленту остекления высотой 1750 или две ленты высотой по 1250 мм. Световые фонари имеют полную высоту, складывающуюся из высоты переплетов остекления и высот борта и карниза фонаря. Борт фонаря под переплетами должен иметь высоту 600-800 мм, чтобы остекление не заносило снегом. Карниз фонаря принимается высотой 300-400 мм. Переплеты могут быть глухими или открывающимися, для их открывания используются специальные механизмы.

Производство световых фонарей осуществляется с изготовлением следующих основных элементов: поперечная конструкция, продольная конструкция для крепления остекления и система связей.

Поперечная конструкция фонаря состоит из стоек, воспринимающих вертикальную нагрузку от покрытия и снега, и раскосов, служащих для обеспечения неизменяемости фонаря и восприятия ветровых нагрузок.

Иногда применяются световые фонари с поперечной конструкцией в виде фермы. Длинные сжатые раскосы таких фонарей получаются достаточно тяжелыми, поэтому расход стали на них выше, чем при стоечных фонарях, однако они удобнее в монтаже.

Производство световых фонарей с продольной конструкцией часто придает фонарю вид фонарной панели. Фонарные панели целиком изготовляются на заводе из легких профилей и включают в себя стойки и ригели остекления. В нижней части панели устанавливаются раскосы, благодаря чему она воспринимает нагрузку от остекления и бортовых плит.

Конструктивное решение фонарей с продольными панелями повышает степень их заводской готовности и упрощает монтаж конструкций. Для восприятия ветровых нагрузок на торец фонаря, а также для обеспечения неизменяемости конструкций в продольном направлении по фонарям устанавливают связи: горизонтальные поперечные по верхним поясам фонарей и вертикальные. Конструктивное решение связей по фонарям аналогично конструкции связей по стропильным фермам.

Поскольку световые фонари увеличивают объем здания, повышают расходы на его отопление, затрудняют эксплуатацию кровли и создают условия для образования снеговых мешков, в последние годы для создания естественного освещения часто применяют светопрозрачные кровельные панели, зенитные фонари и т. д.

Аэрационные фонари предназначены только для аэрации зданий и применяются в производствах, связанных с большими тепловыделениями. Для создания тяги и предотвращения задувания фонарей устанавливаются ветроотбойные щиты, которые могут подвешиваться к консольной части конструкции фонаря или опираться непосредственно на покрытие здания. Для регулирования воздухообмена применяются поворотные створки в продольных фонарных панелях.

Размер горловины (проема) аэрационных фонарей и их высота определяются специальным расчетом в соответствии с заданным режимом аэрации. Рассчитывают фонари на нагрузки от покрытия, снеговую и ветровую по упрощенной схеме в предположении шарнирности всех узлов. Раскосы стоечных фонарей рассчитывают только на растяжение. Сжатые раскосы при высокой их гибкости считаются выключающимися из работы.

В многопролетных зданиях фонари иногда располагают по оси колонн (общий фонарь для двух пролетов). При достаточной жесткости крепления стоек (например, на сварке) фонарь включается в работу покрытия, что приводит к перераспределению усилий в элементах фермы. Это необходимо учитывать при проектировании.

Конструкция световых фонарей

Зенитные световые фонари (световые купола) предназначены для установки на плоские кровли или кровли с небольшим уклоном. Их устанавливают на кровельный проем или на цоколь вокруг кровельного проема.

Зенитные световые фонари состоят из основания, выполняющего функцию соединения с кровлей, и прозрачного купола.

Производство световых фонарей (куполов) осуществляется способом горячего формования монолитных акриловых или поликарбонатных листов высшего качества толщиной 2 или 3 мм. Производство световых фонарей (куполов) может также осуществляться из GF-UP (стеклонаполненные полиэфирные смолы) и ПЭТГ (полиэтилентерефталгликоль). У многослойных фонарей линзы на краях приклеены друг к другу, что предотвращает доступ пыли и образование конденсата.

Специальная защита от УФ-лучей позволяет сохранить прозрачность куполов на протяжении многих лет.

Стандартные цвета куполов – прозрачный и молочно-белый. По форме купола могут быть куполообразные или пирамидальные, по форме основания – четырехугольные и круглые. Высота оклада (основания) имеют три стандартных размера – 15, 30 и 50 см. У разных производителей их размеры могут немного отличаться. Основание изготовлено из PES, упрочненного стекловолокном. Полиуретановый слой предназначен для теплоизоляции основания.

Световые фонари имеют высокую прочность из-за своей формы. Световые фонари представляют собой высокоэффективные системы естественного верхнего освещения. Световые прозрачные купола направляют в помещение в два раза больше дневного света, чем обычные окна в стенах. Световые фонари бывают глухие и открывающиеся (светоаэрационные, для естественной вентиляции) и для тепло- и дымоудаления.

Их применение позволяет ощутимо снизить расходы на дорогостоящие системы вентиляции и кондиционирования, на освещение. В ряде случаев очень эффективно и экономично производство световых фонарей при помощи модульной системы Sun Modul.

Световые полосы

Световые ленточные конструкции (световые полосы, кровельные фонари эшелонного типа для зенитного освещения, продольные световые фонари дневного света, …) – оптимальное решение задачи верхнего освещения для промышленных зданий, торговых центров, спортивных сооружений, офисных центров, загородного строительства. Они устанавливаются на плоских или малоуклонных кровлях.

Световые полосы создают эффективное естественное освещение внутреннего пространства, так как свет, распространяющийся сверху, более равномерный, интенсивный и контрастный, чем свет, проникающий через боковые окна. Световые проёмы зенитных фонарей располагаются горизонтально или под небольшим углом к горизонту. Естественный свет через такие проёмы поступает в помещения от наиболее яркой части небосвода. Вследствие этого световая активность зенитных фонарей в 2-2.5 раза превышает световую активность бокового остекления.Стандартная ширина проема от 1.5 до 6.0 метров для арочных конструкций. Для таких проемов вполне подходит самонесущая модульная поликарбонатная система Сан Модуль (Sun Modul), Италия, и алюминиевые самонесущие системы различных европейских фирм. Длина – от 1.0 метра и далее без ограничения.Если нужно накрыть безопорной аркой пролет от 6 до 12 метров, тут нужно уже тщательно подходить к выбору алюминиевой самонесущей системы. Возможно потребуется усиление конструкции. Световые ленточные конструкции могут быть и двускатные. Они применяются там, где нет возможности по архитектурным, теплотехническим или иным причинам применить арочный способ конструкции. Зато для остекления двускатного фонаря можно применить панели сотового поликарбоната, которые не подходят для арочной конструкции – 25 мм, 32 мм или 40 мм.