определяем наилучшие проемы естественного освещения
Комфорт в любом помещении в значительной степени обусловлен его освещенностью. Лучшим источником является солнечный свет, который можно получить за счет окон. При грамотном остеклении в помещении будет не только светло, но также тепло и уютно.
Согласно СниП, чтобы обеспечить минимальное количество света, проникающего в комнату, площадь остекления составляет порядка 10–12,5% общей. Помимо линейных размеров окна важно также их соотношение. Для лучшего визуального восприятия рекомендуется отношение ширины к высоте по возможности приблизить к параметрам гармонического прямоугольника, скажем, 80 на 130.
Параметры остекления
Любой из параметров, необходимый для обеспечения наилучшего остекления помещения, рассчитываются на этапе проектирования, причем они индивидуальны.
Самостоятельный расчет для непрофессионала довольно сложен, поэтому в качестве примера рассмотрим уже готовые результаты при падении лучей света под углом 18–30° для различных типов помещений.
Комфортности освещения можно добиться при условии, что площадь остекления относиться к площади пола, как 1к 8 – 1 к 5. Иначе говоря, оконный проем должен составить 14–17% поверхности пола.
В зависимости от расположения дома, его этажности угол падения света меняется, следовательно, меняется и освещенность. Поэтому при близлежащих высоких домах-соседях уменьшение освещенности компенсируют большими размерами световых проемов.
Что же касается его расположения, то здесь во внимание принимается два фактора:
- удобство и безопасность выглядывания наружу;
- наличие свободного пространства над верхней кромкой, достаточного для крепления жалюзи, штор и т. д.
Выбор высоты подоконника зависит от типа комнаты:
- для жилых – 0,7–0,9 м;
- рабочих – 0,9–1,0 м;
- гардеробных – 1,75 м;
- в кухне –1,25 м.
Общие принципы расчета площади остекления
Световой проем, пожалуй, является наиболее уязвимым участком ограждающей конструкции дома. Через него, с одной стороны, уходит тепло, поэтому желательно, чтобы проем был минимальным. С другой – для достаточной освещенности он же должен быть больше. Это противоречие разрешается благодаря специально разработанным нормативным документам.
Площадь остекления рассчитывается согласно методикам, изложенным в СниП. В частности, приведены все необходимые формулы и коэффициенты, а также перечень норм освещенности для помещений разного типа.
В качестве основного исходного данного при упрощенных расчетах освещенности берется отношение площадей проема и пола. Данные получены экспериментальным путем и прошли многолетнюю проверку в различных частях мира. Они сведены таблицу довольно удобную для использования.
К примеру, в гражданских зданиях, расположенных в средней полосе, при условии небольшого затемнения близлежащих построек это соотношение равно:
- для жилого помещения – 1/8–1/6;
- аудитории или класса – 1/4–1/3 и т. д.
д.Правила остекления загородного дома
Без окон не обходится ни одно здание. Более того: когда речь идет о здании жилом, окна влияют на комфорт и самочувствие его обитателей самым непосредственным образом. Так каким же?
Светло, еще светлее!
Первая и самая очевидная задача окна – впустить в помещение естественный свет. Согласно действующим на территории России строительным нормам, в жилых помещениях минимальное соотношение площадей остекления и пола составляет 1/8 для фасадных окон и 1/10 – для мансардных. В данной «формуле» участвует только светопрозрачная часть конструкции, так что из площади готового окна надо не забыть вычесть раму, импосты и тому подобные «мелочи».
Освещенность сильно зависит от привязки дома к местности (ориентации его относительно частей света, наличия поблизости раскидистых деревьев) и от особенностей конкретного здания. К «проектным» затеняющим факторам относят балконы и террасы (а точнее, сопутствующие им свесы кровли), слуховые окна (из-за них свет теряется в откосах) и так далее. Чаще всего эти особенности упускают из виду в «средиземноморских» домах – воспроизведя характерные для жаркого климата многочисленные навесы, архитектор забывает увеличить площадь остекления, из-за чего построенный в средней полосе коттедж оказывается в вечном сумраке. Кстати, согласно требованиям СанПин 2.1.2.1002-00, в жилых помещениях солнце должно «присутствовать» на протяжении 2–3 часов в сутки.
Всегда на связи
Окна сделают вашу любимую ванную комнату особенно уютной. FAKRO
Окна обеспечивают обитателям дома постоянный контакт с внешним миром. За городом этот аспект особенно важен: возможность наслаждаться пейзажем часто служит одним из аргументов в пользу переезда «на природу».
Разумеется, чем больше площадь остекления, тем приятнее любоваться красотами, благо современные теплосберегающие конструкции дают зеленый свет распространению панорамных и «французских» окон в средней полосе и даже на севере.
Чтобы пребывание в помещении было комфортным, низ окна должен начинаться не выше чем в 110–120 см от пола и заканчиваться за пределами двухметровой отметки – такое расположение откроет обзор как сидящему, так и стоящему человеку. Это касается как вертикального, так и мансардного остекления: даже если льющегося «с потолка» света более чем достаточно, отсутствие обзора создаст неприятное ощущение замкнутости, что, помимо всего прочего, ощутимо снизит ликвидность объекта. Непрозрачные элементы лучше располагать так, чтобы они не создавали визуальной преграды.
Свежий воздух
Световые проемы в кровле придают жилищу неповторимый облик
Если окна установлены правильно, в доме никогда не будет повышенной влажности и затхлости. Поскольку в закрытом состоянии современные конструкции, будь то пластик, дерево или алюминий, практически герметичны, принятые в России стандарты специально оговаривают необходимость вентиляционных устройств.
Действуют все проветриватели по схожему принципу, заставляя створку отойти со своего места на несколько миллиметров. Образуемой щели достаточно для эффективного воздухообмена без сквозняков.
С большими объемами неплохо справляются мансардные окна, оборудованные «всепогодной» системой вентиляции.
Рай в шалаше
И наконец, объем помещения – как известно, расположение, форма и размер окон играют в его восприятии воистину ключевую роль. С каждым годом спрос все больше смещается в сторону светлых проектов с высокими потолками и большими окнами; набирает популярность идея второго (верхнего) света, попадающего на первый этаж из окон в крыше. Правильно «расставляя» естественное освещение, легко превратить во дворец домик достаточно скромных размеров, и наоборот – какими бы просторными ни были апартаменты, скудный свет и маленькие окна-бойницы испортят все впечатление и понизят ликвидность проекта.
Экономия и жизнь
Верхний свет в исполнении VELUX
Насколько хорошо окна справляются с вышеперечисленными задачами, становится ясно буквально с порога, а вот с тем же энергосбережением дело обстоит не так просто – чтобы расставить точки над i, надо прожить в доме как минимум одну, а то и несколько зим.
Как уже было сказано, некоторые современные решения дают совсем небольшие теплопотери, причем снизить их до минимума можно, продумав расположение проемов. Сориентировав самые большие окна на «теплые» направления (юг, юго-запад) и применяя стеклопакеты с теплоотражающим внутренним покрытием, удастся даже задержать в помещении большую часть солнечной энергии. Лучше всего, когда естественный свет в той или иной степени присутствует повсюду, включая коридоры и лестницы, – переход из залитой солнцем комнаты в полумрак чреват потерей ориентации и, как результат, нелепыми травмами. А уж в ванных комнатах, где многие дамы наводят красоту, естественный свет просто незаменим. Если это верхний свет, то о сохранении конфиденциальности беспокоиться не придется: наклонные окна сильно бликуют.
Кстати, правильное расположение рабочих поверхностей (письменного стола или бюро в кабинете, разделочного стола на кухне и т. д.) относительно окон способно заметно отодвинуть момент вечернего включения ламп.
Светотени
Говоря о качестве освещения, специалисты подразумевают, насколько оно интересно и в то же время равномерно. Эффект «интересности» чаще всего достигается за счет причудливой игры бликов и теней, подчеркивающей достоинства внутреннего убранства помещения. Второй момент более прозаичен: стандартное окно не всегда способно целиком «пробить» длинную комнату, причем по контрасту с ярко освещенным передним участком дальняя половина будет смотреться особенно мрачно. Существует два решения проблемы: ввод верхнего (сквозь кровлю) света, что не всегда возможно, или же увеличение высоты оконных проемов.
Защита от солнца
Двусветные пространства дают возможность «поиграть» с остеклением
Даже в средней полосе бывает период, когда солнечные лучи не являются желанными гостями в жилище; кроме того, в коттеджных поселках часто нужна «ширма», отгораживающая частную жизнь от посторонних взглядов.
В зависимости от расположения средства контроля освещения делят на две группы.
Внутренняя защита – это в первую очередь старые добрые занавеси и шторы; более универсальный и эффективный вариант – жалюзи. К защите внешней относят маркизы и ставни. Несколько особняком стоят технологические приемы ограничения светового потока – тонированные, а также электрохромные стекла, коэффициент пропускания которых можно регулировать вплоть до 10% от исходного. Тонировка ненавязчиво скроет помещения первого этажа от любопытных взоров, но надо учитывать, что в темное время суток изнутри получается эффект зеркала, слегка напоминающий полицейский участок.
От солнца внутренняя защита, увы, малоэффективна – проникнув в помещение, лучи все равно будут нагревать и занавесь, и воздух, особенно в промежутке между стеклом и шторой. Внешние маркизы более функциональны. Существующие механизмы управления и атмосферостойкие синтетические материалы делают их удобными и долговечными в эксплуатации.
Почему эмпирические правила не работают для пассивного проектирования
Дата публикации Автор Карл СтернерЕсли вы похожи на многих архитекторов, вы часто начинаете пассивный или устойчивый дизайн, используя эмпирические правила, чтобы определить идеальную ориентацию стекла, соотношение окон и стен, стратегии затенения и многое другое. Хотя эти правила могут обеспечить удобное сокращение для ранних проектных решений, в лучшем случае они оказываются ненадежными. В некоторых случаях они могут указывать совершенно в неправильном направлении. Мы внимательно рассмотрели три общих эмпирических правила и то, как они могут пойти не так. Вот что мы нашли.
Соотношение окна и стены
Какое остекление на южной стороне является идеальным? Это правило представляет собой руководство, основанное на идее о том, что здания в холодном климате могут больше выиграть от солнечного излучения и, следовательно, от более высоких коэффициентов остекления.
Правило Размер южного остекления определяется в процентах от площади пола здания. В холодном климате предусмотрите остекление на юг в размере от 16% до 20% площади пола; в умеренном климате предусмотреть южное остекление, равное 10–13% площади пола. (Проценты варьируются в зависимости от широты.)
Когда это сработает Правило сработало для жилого дома средней этажности в Милуоки, штат Висконсин, с высокоэффективным остеклением и оптимизированным затенением. В этом случае оптимальное соотношение остекления на юг находилось в пределах диапазона, предложенного правилом.
Когда оно отсутствует
- Минимальный код: Если свойства остекления отрегулированы до минимальных значений кода, потери тепла превышают полезные теплопритоки, а оптимальный коэффициент остекления падает до нуля: все остекление является обязательством.
- Окна пассивного дома: И наоборот, если остекление улучшено до U-0,15 или лучше, оптимальный коэффициент остекления увеличивается сверх того, что предлагает правило.
- Конструкция пассивного дома: если, однако, все здание (включая всю оболочку и механические системы) модернизировано в соответствии со стандартами пассивного дома, оптимальное соотношение будет значительно меньше , чем предлагается правилом, а более высокие коэффициенты приводят к серьезному риску перегрева. .
Эмпирическое правило оптимального отношения окна к стене не работает в ряде случаев.
Что случилось Оптимальный коэффициент остекления в холодном Милуоки зависит от качества стекла. Лучшее стекло теряет меньше тепла, что позволяет использовать большие площади стекла. Но оптимум также зависит от общего баланса отопительных и охлаждающих нагрузок в здании. В конструкции пассивного дома общая тепловая нагрузка довольно мала, а это означает, что зданию не так много нужно солнечного тепла. А поскольку здание так эффективно удерживает тепло, слишком большое количество солнечного света может вызвать перегрев, что потребует затенения или более крупных и сложных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Это демонстрирует ключевой риск эмпирических правил: они могут создавать проблемы, которые трудно или дорого решить позже.
Глубина затенения
На первый взгляд это правило звучит как здравый смысл: размер затенения должен блокировать летнее солнце, но пропускать зимнее солнце. Однако реальность оказывается более сложной.
Правило Затенение должно составлять 1/4 высоты проема в южных широтах (30°L) и 1/2 высоты проема в северных широтах (44°L).
Когда это сработает Правило сработало для линейного жилого дома с высокоэффективной оболочкой и было близко к тому же зданию с минимальной оболочкой кода.
Когда он промахивается
- Другая форма: Изменение только формы здания на что-то с большим количеством остекления и более открытой оболочкой увеличило тепловые нагрузки и сделало все затенение помехой.
- Стоимость или пиковые нагрузки. Рассмотрение стоимости вместо использования энергии привело к оптимальному коэффициенту затенения 0,89, что намного выше, чем предлагается правилом.
- Более эффективная система HVAC: Замена системы HVAC на более эффективный геотермальный тепловой насос привела к другому оптимуму: соотношение 1 к 1.
- Проект пассивного дома: сверхэффективное здание требует меньшего затенения, чем это предусмотрено правилом.
Эмпирическое правило оптимальной длины затенения чаще дает сбой, чем срабатывает.
Что случилось Во всех случаях затенение становится более или менее необходимым в зависимости от действий, сделанных в другом месте. Такие элементы, как устройства затенения, не могут быть оптимизированы изолированно. Изменение формы, оболочки или систем меняет баланс нагрева и охлаждения, что также меняет количество полезной солнечной энергии. В примере с пассивным домом чрезвычайно плотная оболочка делала здание чрезвычайно чувствительным к изменениям внутренних нагрузок. При очень эффективном освещении и приборах охлаждающая нагрузка была небольшой, а оптимальное затенение было меньше, чем предполагалось эмпирическим правилом.
Показатели изоляции
Всегда ли больше изоляции лучше в климате с преобладанием тепла? Не обязательно. Иногда это может даже ухудшить производительность.
Когда это сработает Правило сработало для 53 000 квадратных футов.
офисное здание в Дейтоне, штат Огайо (~ 5500 жестких дисков). Здесь добавление большей изоляции продолжает снижать потребление энергии и, в меньшей степени, затраты на энергию (см. оговорку ниже).
Когда промахивается
- Большой офис: в случае 140 000 кв.ф. офис с плитой глубокого пола, фактические затраты на электроэнергию увеличились , когда значение R крыши превысило 19.
- Затраты на энергию: это не совсем «промах», но даже для нашего базового случая затраты на энергию демонстрируют резко убывающую отдачу. В то время как более изоляция продолжает немного снижать стоимость, в определенный момент деньги явно лучше потратить в другом месте.
Эмпирическое правило для значений изоляции может привести к далеко не оптимальным результатам.
Что произошло Несмотря на то, что оно находится в «климате с преобладанием отопления», в большом квадратном офисном здании преобладало охлаждение , благодаря высоким внутренним нагрузкам (освещение и бытовая техника) и относительно небольшой площади внешней поверхности.
Увеличение изоляции крыши уменьшило потребление энергии на отопление, но увеличило потребление энергии на охлаждение. После R-19 повышенные затраты на охлаждение перевесили снижение затрат на обогрев. А учитывая уменьшающуюся отдачу энергии и затрат в базовом случае, после определенного момента доллары клиента лучше потратить в другом месте — на более эффективные системы, улучшенное оборудование или лучшее освещение. Проблема в том, что «определенная точка» зависит от дизайна.
На пути к дизайну, ориентированному на производительность
Если вы чувствуете закономерность в этих примерах, вы правы. Общим для всех этих исследований является то, что отдельные элементы здания не могут быть оптимизированы в отрыве от остальной конструкции. Лучший вариант зависит от сочетания оболочки здания, использования и механических систем, а также от целей проекта. Хорошей новостью, конечно же, является то, что инструменты анализа на ранних стадиях, такие как Sefaira, делают ненужными эмпирические догадки.
Дизайнеры могут быстро проверять гипотезы, изучать варианты и приходить к проекту, который явно достигает целей клиента. Эта парадигма, основанная на производительности, предоставляет больше творческой свободы команде дизайнеров (производительность становится проектным упражнением) и в то же время приводит к повышению производительности.
Об авторе
Карл — архитектор, евангелист устойчивого развития и заядлый рассказчик. Он применял эти навыки в качестве менеджера по продукту, маркетолога и евангелиста технологий, помогая создавать Sefaira до тех пор, пока ее не приобрела Trimble. Сейчас он работает директором по дизайну и устойчивому развитию в дизайнерской фирме.
Больше контента от Карла Стернера
Расчет отношения площади окна к площади пола за 4 простых шага (SANS 10400-XA 4.4.4.1 и 2)
Сначала немного предыстории : Новое законодательство в Южной Африке требует определения площади от окна до пола.
Это «правило» применимо ко многим другим странам, а не только к Южной Африке. (LEED в США, Green Building – различные страны, Energy Star и т. д.)
«SANS 10400-XA 4.4.4 Остекление
4.4.4.1 Здания с площадью окон до 15 % к чистой площади пола на этаж соответствуют минимальным требованиям энергоэффективности.
4.4.4.2 Здания, в которых отношение площади окон к чистой площади пола на этаж превышает 15 %, должны соответствовать требованиям к окнам в соответствии с SANS 204».
Это соотношение площади окон к площади пола обеспечивает баланс энергии, себестоимости и качества окружающей среды в помещении. Это предотвратит перегрев жилого помещения солнечными лучами. Слишком малое остекление упускает бесплатную солнечную энергию, но слишком большое остекление может привести к чрезмерному притоку тепла летом и ненужным потерям тепла зимой.
С чисто экономической точки зрения более низкие коэффициенты площади окна снижают первоначальную стоимость покупки.
Соотношение площади окна к площади пола более 15% для стандартной конструкции требует повышенных характеристик оболочки и эффективности механического оборудования.
Несмотря на то, что энергопотребление увеличивается с увеличением площади окна, потери незначительны при использовании окон с высокими эксплуатационными характеристиками (с двойным или тройным остеклением). Но, конечно, первоначальная стоимость покупки для них намного выше.
Как:
Я знаю, что существуют «калькуляторы окон» (есть даже один для покупки?), но они по-прежнему требуют от пользователя ручного подсчета окон (да, 1, 2, 3, 4…. и т. д.) вместе с их соответствующей высотой x шириной. На самом деле этот метод глуп и бледнеет по сравнению со скоростью и простотой, которых можно достичь с помощью ArchiCAD.
В этом примере я использовал стандартный «Шаблон ArchiCAD 15» (INT English). Пример здания представляет собой 2-х этажное офисное здание. Первый этаж = 260 м2 и второй этаж = 260 м2.
Следовательно, 260 х 15% = 39.M2
Поместите печать зоны на план этажа, чтобы установить общую площадь пола на историю (это можно сделать с помощью одного щелчка)
Как сделать это в 4 простых шагах:
in Навигатор — Карта проекта > Расписания > Элемент дважды щелкните «Список окон», чтобы открыть его.
Нажмите «Настройки схемы…»
В разделе «Критерии/Список окон» нажмите «Добавить» и измените критерии на «История» (это будет фильтровать расписание окон по историям). Не забудьте изменить это на « 1”. Позже вы также можете продублировать схему — список окон и «переименовать» ее в Соотношение списка окон Первый этаж и Соотношение списка окон Первый этаж , например.
В разделе «Поля/Список окон» найдите поле «Поверхность открытия W/D на открытой стороне». Для каждого выбранного поля расписания справа доступны 3 кнопки для точной настройки критериев сортировки.