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.
Для фиксации дополнительных аксессуаров достаточно расположить верхний край проема на расстоянии 2–2,5 м от пола.
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.Найденные таким образом значения искомой площади – лишь ориентировочные. Для уточнения естественной освещенности используют специальный поправочный коэффициент – КЕО. Хотя в разных странах его рассчитывают по различным методикам: транспортиров, сеток, лучей и т. д., они дают приблизительно одинаковые результаты.
Какого размера должны быть окна?
Окна необходимы, чтобы обеспечить помещение достаточным количеством дневного света, так как солнечный свет во многом определяет качество микроклимата. Солнечный свет благотворно сказывается на организме, свет бодрит, придаёт силы и повышает устойчивость к болезням. Поэтому основным критерием, который необходимо учитывать при проектировании окон в доме, является достаточная освещённость внутреннего пространства.
Проектирование окон включает следующие этапы:
— определение общей площади оконных проёмов и установление размеров;
— выбор типа переплёта;
— разработка чертежей окон и детализация.
Определение минимальной площади окон
Площадь оконного проёма будет зависеть от светотехнических норм, площади пола помещения и географического расположения. Минимальная площадь окна для жилых комнат и кухонь составляет 1/5…1/8 от площади пола, зависимо от ориентировки здания по сторонам света и географической широты. В случае если возле здания имеются другие сооружения или высокие деревья, то величину оконного проёма стоит увеличить.
По возможности окна жилых комнат должны быть ориентированы на юг, юго-восток или юго-запад. А в северной части дома желательно размещать хозяйственные помещения, которые не требуют достаточного естественного света.
Определение размеров окна
Получив минимальную величину площади оконного проёма и приблизительно представляя их размещение на фасаде здания, можно приступать к определению точных размеров будущего окна.
Определяем максимальную высоту оконного проёма. Очевидно, что эта величина равна высоте этажа минус высота установки подоконника и перемычки. Верх оконного проёма располагается ниже потолка минимум на 0,15…0,25 м, это необходимо для дальнейшего расположения карниза и гардин. В каменных зданиях с нагруженной перемычкой окно располагается ниже потолка на 0,35…0,45 м.
Зная минимальную площадь окна и его максимальную высоту, можно легко определить ширину. Если вы планируете использовать стандартные размеры оконного проёма, то по полученной ширине подбирается необходимый тип окна. В ином случае, полученная ширина окна уточняется, для того чтобы все окна по фасаду имели приблизительно одинаковую ширину.
Высота от пола до окна
Высота установки подоконника во многом зависит от функционального назначения помещения. Так для жилых комнат оптимальной высотой подоконника принято считать 70-90 см, комфортное созерцание окрестностей.
В рабочем помещении или кабинете рекомендуют ставить подоконник выше с целью удобного размещения столов перед оконным проёмом, высота установки 90-100 см. По этой же причине в помещении кухни подоконник ставиться выше. В подсобных помещениях, гардеробных и санузлах рекомендуемая высота подоконников около 1,5 м.
Переплёт окна
Окна по количеству створок бывают одностворчатые, двух-, трёх- или многостворчатые. Деление оконного проёма на части при помощи импостов необходимо для того, чтобы обеспечить необходимую жёсткость конструкции и организовать проветривание. Открывающиеся створки необходимы и для того, чтобы обеспечить доступ для мытья окон. В пределах одной комнаты обязательно должна быть хотя бы одна открывающаяся створка.
Основное преимущество глухих створок – низкая стоимость (отсутствие оконной фурнитуры) и лучшая светопропускающая способность (ширина оконного профиля меньше чем в открывающихся секциях).
Оптимальное соотношение ширины и высоты оконной створки 3:5.
Для оконных проёмов шириной до 1,5 м оптимально проектировать окно с двумя секциями. При ширине оконного проёма более 2 м – три створки и больше.
Трёхстворчатое окно, как правило, выполняют с двумя более узкими боковыми секциями и более широкой средней секцией. Боковые части делают открывающимися, а центральную – глухой. Такая конфигурация открывает прекрасный вид из окна, а также проста в эксплуатации и уходе.
Для высоких окон рекомендовано располагать горизонтальную секцию вверху проёма, а снизу две открывающиеся створки. В многостворчатых окнах чаще всего выполняют чередование открывающихся и глухих секций – такой вариант оптимальный по стоимости и удобен в эксплуатации.
В уже установленном окне есть возможность замены открывающийся створки на глухую и наоборот. Такую манипуляцию специалисты выполняют без проблем и вреда для конструкции в целом.
Спроектировать правильное окно не так уж сложно!
Вы ознакомились со способом определения необходимых для комфортного естественного освещения размеров окна, но по желанию окна могут быть выполнены любого размера и формы.
Большие панорамные окна сделают ваш дом визуально больше и просторнее, маленькие окна наоборот зрительно уменьшают площадь помещения. Современные оконные профили и высококачественные энергосберегающие и мультифункциональные стеклопакеты позволяют воплотить в жизнь любое дизайнерское решение.
Почему эмпирические правила не работают для пассивного проектирования
Дата публикации
Автор Карл Стернер Если 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.
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 полезный приток тепла, а оптимальный коэффициент остекления падает до нуля: любое 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 соотношения окна и стены 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.
- Затраты или пиковые нагрузки. Рассмотрение затрат вместо энергопотребления привело к оптимальному коэффициенту затенения 0,89, что намного выше, чем предлагается правилом. То же самое было верно, когда мы рассмотрели пиковые нагрузки на охлаждение.
- 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. Но стандартное освещение и приборы увеличили нагрузку на охлаждение до такой степени, что оптимальное затенение было выше , чем предложено правилом. Оптимум также зависит от того, что вы пытаетесь оптимизировать. Во многих нежилых зданиях затенение оказывает относительно небольшое влияние на общее энергопотребление, но может иметь большое влияние на пиковые нагрузки по охлаждению, размер системы HVAC и температурный комфорт, а это означает, что может быть более важным определить размер затенения для этих факторов.
Показатели изоляции
Всегда ли больше изоляции лучше в климате с преобладанием тепла? Не обязательно. Иногда это может даже ухудшить производительность.
Правило Чем больше градусо-дней отопления в вашем районе, тем больше энергии (и затрат на энергию) ваше здание может сэкономить с помощью теплоизоляции. В более холодном климате (> 5400 жестких дисков при 65F) всегда лучше иметь большую изоляцию.
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.
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 находилось 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 части проекта. 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 до 15 % площади окон по отношению 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.м2
Поместите отметку зоны на плане этажа, чтобы определить общую площадь этажей (это можно сделать одним щелчком мыши) 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).