Окно в небо

Одной из актуальных задач проектирования современных промышленных и складских зданий является организация эффективного доступа в производственные помещения естественного (дневного) света. Это решает сразу две проблемы: обеспечения комфортных и безопасных условий труда и экономии электроэнергии. При этом значительно упростить проектирование и снизить сметную стоимость строительства позволяет использование таких технологичных светопрозрачных материалов, как поликарбонат.

Требования к освещённости

Эффективное освещение рабочего пространства является одним из решающих факторов организации производственного процесса. Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомляемость и травматизм персонала. Так, по данным профессора А.Л. Тарханова, при выполнении отдельных операций на главном сборочном конвейере автомобильного завода увеличение освещённости с 30 до 75 люкс дало повышение производительности труда на 8%, а до 100 люкс – на 28%. Это связано с тем, что увеличение освещённости рабочей поверхности улучшает видимость объектов за счёт повышения их яркости и повышает скорость различения деталей.

При организации производственного освещения необходимо обеспечить равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и окружающих предметах. Перевод взгляда с ярко освещённой на слабо освещённую поверхность вынуждает глаз переадаптироваться, что ведёт к утомлению зрения, а также снижению производительности и качества выполняемых работ. Для повышения равномерности освещения больших цехов осуществляется комбинированное освещение, в том числе с использованием естественных источников и их сочетании с искусственными.

Кроме того, естественное освещение, в сравнении с искусственным, является более качественным, а его отсутствие отрицательно влияет на здоровье и настроение человека. Поэтому недопустимо в дневное время заменять естественное освещение искусственным [1].

Эффективность естественного освещения определяется коэффициентом естественного освещения (КЕО), который нормируется для различных типов зданий и помещений. Он измеряется в относительных единицах и показывает, какую долю в процентах в данной точке помещения составляет освещённость от одновременной горизонтальной освещённости под открытым небом [2]. Говоря более простым языком, КЕО характеризует количество дневного света, попадающего в помещение.

Для производственных и складских зданий, в которые естественный свет небосвода проникает главным образом через светопрозрачные конструкции в кровле и верхней части стен, нормируемая величина КЕО может достигать 40-60% для некоторых видов высокоточных работ. Для обеспечения подобного уровня светопропускания необходимы светопрозрачные конструкции большой площади. Использование стекла создаёт определённые проблемы, связанные с высокой вероятностью повреждений, повышенным травматизмом, сложностью монтажа и ремонта, а также большим весом. Так, для обеспечения безопасной эксплуатации зенитных фонарей приходится регламентировать их размер и площадь светопрозрачных элементов, использовать тяжёлое многослойное стекло, устанавливать предохранительные сварные сетки, которые не только усложняют конструкцию, но и снижают эффективность освещения [3].

Лёгкая замена стеклу

Решением проблемы является использование лёгких светопрозрачных конструкций на основе органических материалов. Лидером по эксплуатационным характеристикам в их ряду является поликарбонат. «Листовой поликарбонат обладает светопроницаемостью от 35% до 90% и при этом эффективно отфильтровывает УФ-излучение, способен выдерживать температуры до +120°C и обладает высокой ударопрочностью. В отличие от некоторых других органических светопрозрачных материалов, поликарбонат не теряет прочность на морозе, поэтому может применяться в любых климатических регионах», – объясняет Андрей Некрашевич, руководитель департамента фасадных систем и ограждающих конструкций Компании Металл Профиль, крупнейшего российского производителя фасадных и кровельных систем.

Наиболее эффективно использовать листовой поликарбонат в качестве светопрозрачных вставок в кровлях и стенах производственных и складских комплексов. В этом случае оптимальным решением с точки зрения удобства применения является поликарбонатный профилированный лист, например, МП-20, который в точности повторяет контур стального профнастила МП-20. Это позволяет делать вставки непосредственно в ограждающие конструкции, без монтажа дополнительных рам. Такой подход даёт возможность не только увеличивать площадь светопрозрачных конструкций, но также на 20-40% повышает их эффективность по сравнению с возвышающимися над поверхностью кровли зенитными фонарями.

«Единственное, что необходимо учитывать – коэффициент термического расширения, который у поликарбоната втрое больше, чем у стали. Поэтому крепление листов осуществляется с зазором, в месте крепления в поликарбонатном листе предварительно просверливается отверстие, на 3 мм превышающее диаметр самореза. Чтобы надёжно перекрыть большое отверстие, используется термошайба из высокоэластичной ЭПДМ-резины с увеличенным диаметром», – добавляет Андрей Некрашевич.

Всесезонный вариант

Одним из недостатков листового поликарбоната является высокая теплопроводность. Это существенно снижает энергоэффективность помещений. Поэтому подобные решения применяются главным образом при проектировании и строительстве холодных цехов и складов.

В случаях, когда сопротивляемость светопрозрачных вставок теплопередаче имеет значение, предпочтительнее использовать сотовый поликарбонат. «Его светопроницаемость несколько ниже и составляет порядка 60%, однако вес конструкций по-прежнему остаётся малым, поэтому компенсировать потери можно за счёт увеличения их площади. Что касается энергоэффективности, то по этому показателю профилированный лист из сотового поликарбоната сравним с однокамерным стеклопакетом и имеет коэффициент теплопередачи 2,50 Вт/м2С», – говорит Андрей Некрашевич.

Другим преимуществом сотового поликарбоната перед стеклом и листовыми материалами является отсутствие проблемы образования конденсата на внутренних поверхностях светопрозрачных конструкций.

Сотовый поликарбонатный профилированный лист сопрягается с кровельной трёхслойной сэндвич-панелью «МП ТСП-К» по ширине и длине и поставляется в стандартных листах длиной 3000 и 6000 мм с рабочей площадью 3 и 6 м2 соответственно. Материал широко применяется для создания светопрозрачных вставок в кровли сельскохозяйственных, промышленных, складских помещений, торговых центров и автосалонов. «Такое решение сегодня чрезвычайно востребовано в Европе. Большинство заводов и логистических центров, например, Великобритании оснащено подобными «окнами в небо», – рассказывает архитектор Юлия Шарова (г. Москва). – В дневное время суток прозрачные вставки всего на 7-15% площади кровли могут полностью заменить электрическое освещение».

Особенности монтажа сотового поликарбоната такие же, как у листового. Для более надёжного и водонепроницаемого крепления листов, а также во избежание продавливания материала саморезом необходимо в месте крепления использовать специальную заглушку-наездник. Крепление в прогон на карнизном свесе, а также в местах перехлёста листов по длине производится в каждый верх волны листа. Крепление по скату производится в верх волны с шагом не более 300 мм.

Использование современных органических материалов, таких как поликарбонат, позволяет значительно повысить эффективность естественного освещения в производственных и складских зданиях. Малый вес и высокая прочность подобных материалов упрощает их применение, снижает стоимость проектирования, строительства и эксплуатации объектов.