Личный кабинет  |  Регистрация

Пароль:

Регистрация   Забыли пароль

ГлавнаяПубликацииСтатьи → Атриумные здания



Атриумные здания

08.12.2012

Выбор принципиальной схемы атриума

Многие атриумные здания являют собойскорее новый визуальный образ, нежели экономичную энергетическую систему. И внастоящее время остается большое поле для усовершенствования атриума в целяхэкономии энергии. Но для действительного использования потенциальныхпреимуществ атриумных зданий их следует ироватьисходя из энергетических возможностей, которые должны играть определяющую рольв выборе формы атриумных сооружений.

Преимущества атриумных зданий состоят вувеличении естественного освещения без соответствующих теплопотерьили перегрева, обычных для традиционных сооружений. Уменьшение теплопотерь достигается использованием двойного остекленияатриума в качестве дополнительного ограждения, улавливанием или отражениемсолнечной радиации, требуемых для обеспечения климатического комфорта. Чтобыдобиться лучшего освещения, нужно придать атриуму форму уловителя ираспределителя дневного света и соответственно организовать пространство вокругнего.

Использование преимуществ атриума для улучшения отопления ивентиляции также требует оптимальной ориентации и придания атриумномузданию формы, способствующей сохранению тени и сохранению солнечного тепла, атакже продуманному использованию объемов для создания необходимыхвентиляционных потоков. Основная пространственная схема атриума диктуется этимисоображениями.

Глубина помещений

Стремление к естественному освещению являет собой тенденцию,противоположную приемам планировки зданий до начала 70-х годов, когда былопринято увеличивать глубину помещений и устраивать маленькие оконные проемы.Даже многие атриумные здания все еще по инерциирассчитываются в основном на искусственное освещение, а атриумноепространство используется скорее как средство для отдыха, нежели как средствоестественного освещения интерьеров. Чтобы добиться подлинных преимуществ атриумных сооружений, нужно либо уменьшать ширину, либоувеличивать высоту помещений, примыкающих к атриуму, до тех пор, пока не будетдостигнут нормальный требуемый уровень их естественной освещенности.

Повышая высоту этажа и сооружая некоторые специальные отражающиеустройства, можно увеличить эти параметры (например, поднимая высоту этажа с2,7 м до 3,6 м, можно обеспечить удовлетворительное освещение помещений наглубину до 9 м). Между глубиной помещений и высотой этажа в заданном объемесуществует определенная зависимость. При неглубоких планах помещения могутлегко быть освещены через проемы по периметру и не требуют дополнительныхсредств освещения глубинных зон. Объем атриума в таких случаях может бытьувеличен при уменьшении высоты этажей. Если же, с функциональной точки зрения,требуется устраивать глубокие помещения, то следует внимательно изучить связиэтих пространств с атриумом.

Не следует также забывать о том, что атриум может эффективновыполнять функции охлаждения и отопления помещений. Для определения точнойпропорции следует решить ряд уравнений и выявить, что выгоднее: использоватьатриум в качестве отопительного устройства или как вентилятор для отводаизбытка тепла. Согласно законам термодинамики дополнительное отопление зданияболее экономично, чем его принудительное охлаждение.

Организация пространства

При определенной ширине помещений необходимо расположить их такимобразом, чтобы выполнить все функциональные требования. Атриум оказываетсяпустым стержневым пространством, вокруг которого "нанизаны"поэтажные планы помещений. Наиболее продуктивным методом определения внешнейформы атриумного сооружения является концепциядвойного ограждения. Внешняя оболочка здания должна определяться исходя изградостроительных факторов и условий солнечного освещения. Разница междуполученным объемом атриума и объемом полезных площадей может служитьпоказателем масштабов использования атриума.

Расположение атриума в большой степени зависит от потребностейобогрева или охлаждения внутренних пространств, а также от климатическихусловий. Во всех широтах максимум естественного света поступает сверху, поэтомуустройство верхнего света оказывается самым выгодным. Верхнее освещение можновсегда сировать таким образом, чтобы организовать защиту от прямыхсолнечных лучей и использовать отраженный и рассеянный свет. В странах схолодным климатом имеет смысл устраивать остекленную стену, ориентированную наэкватор.

Западные и восточные остекленные поверхности можно рекомендоватьтолько в том случае, если они создают особенно привлекательный вид. Летом онипропускают лучи низко стоящего солнца и с трудом могут быть затенены. Зимой жетеряют тепла намного больше, чем стены, ориентированные на экватор. Стены,ориентированные на полюсы, имеет смысл делать остекленными только в оченьжарком климате, так как они дают только свет и совсем не приносят тепла.

Итак, поиски формы и остекления атриума аналогичны соответствующимзадачам для обычного помещения, только в большем масштабе: для холодногоклимата ищут возможности увеличить солнечное освещение, в жарком климате,напротив, стремятся избегать попадания солнечных лучей.

Исходные формы

На стадии вызревания основной идеи полезно выбирать форму наоснове определенной системы принципов. На рис. 1 схематически показаны 5простых форм. На основе использования этих схем могут быть получены и гибридныеформы.

Рис. 1. Исходные формы атриумных зданий (простые типы):
а - одностенный атриум типа оранжереи;
б - двухстенный атриум (открыт на 2 фасада);
в - трехстенный атриум (открыт 1 фасад);
г - четырехстенный атриум (не имеет открытых боковых фасадов);
д - линейный атриум (открыт только с торцов).

Одно-, двух-, трех- и четырехсторонние и линейные атриумы могутиспользоваться для ирования, как небольших отдельных зданий, так ибольших комплексов. Сложные формы наиболее пригодны для плотной застройки. Натесных участках выбор форм атриумных зданий весьмаограничен, в то время как просторные площадки дают возможность использоватьмножество горизонтальных форм, позволяя организовать компактные малоэтажныекомплексы с естественным освещением на каждом ярусе. Неосвещенные помещениямогут быть использованы для размещения технических и коммуникационныхустройств.

Свобода выбора форм

Наличие большого числа апробированных на практике стратегийопределения формы, опирающихся на ряд внутренних факторов, не должны приводитьировщика к мысли о жесткой детерминированностивыбора формы только этими факторами. В 20-м веке было построено бесконечноемножество зданий в форме башен и пластин, продемонстрировавших неспособностьсоздать приятный градостроительный контекст. Поскольку определяющими формуздания обычно считались в основном внутренние функциональные факторы,несоответствие между формами и общим конекстомпытались смягчить с помощью отделочных материалов.

Освещение

Важнейшим принципом, на котором основано ирование истроительство атриумных зданий, является принципвозвращения к естественному освещению и максимальной экономии энергетическихресурсов. Затраты на естественное освещение в основном сводятся к устройствуограждений и теневых завес, остекления, а также сопряженных с этим потерь теплаили, наоборот, перегрева помещений. Хорошее естественное освещение предполагаетудовлетворительную освещенность в глубине помещений. Речь идет не столько околичестве, сколько о качестве света. Желательны низкая блесткостьи контрастность освещения. Считается, что наилучшие условия освещения достигаютсяпри совместном использовании двух типов освещения: общего и локального.Соотношение общего и локального освещения не должно быть чрезмерно контрастным.Полагают, что общее освещение должно составлять 0,5...0,65 локального освещенияи находится в пределах 300...500 лк. В хорошо сированных зданиях большаячасть фонового освещения может быть естественной.

Естественное освещение атриума

Рис. 2. Формы атриумных крыш,улавливающих солнечную энергию:
а - верхний свет для районов с умеренной облачностью;
б - шедовое покрытие, обращенное на солнечнуюсторону, для районов с умеренной солнечной радиацией;
в-е - крыша с подвижными солнцезащитнымишторками. На схеме показаны 4 основных положения планок жалюзи.

Наиболее существенными факторами, обеспечивающими освещение атриумного пространства, являются климатические условияместности, в которой располагается здание. Различный подход требуется длярасчета условий освещенности в местах, где погода обычно облачная, и в местах спреобладающей ясной погодой; в местах с умеренным климатом и небольшимиколебаниями погодных условий и в местах, где погода и характер освещения резкоизменяются в разные сезоны и в течение дня. Например, для зон с умереннымклиматом и частой облачностью расчеты ведутся на стандартный облачный день.Идеальный атриум для этих условий предполагает яркое верхнее освещение смаксимальной пропускной способностью остекления, обеспечивающей максимальныйсветовой поток в атриум (рис. 2, а). Такое остекление дает рассеянный свет,улавливая поток света с разных участков неба. В случае солнечной погодытребуются специальные средства для обеспечения естественного освещенияпомещений на теневой стороне атриума.

В районах с безоблачным небом использование прямого падающегосвета должно быть ограничено. Солнечный свет обычно слишком ярок, а теничересчур темны. В таких случаях солнечный свет должен быть специально рассеян(рис. 2, б). При этом могут применяться как пассивные, так и активные средствазатенения. Пассивные средства затенения состоят в установке специальных планокдля отражения света и рассеивания его в пространстве атриума. Средстваактивного затенения следует применять в условиях жаркого климата с резкимисезонными перепадами погодных условий. На рис. 2, в-епоказано затеняющее устройство с автоматически управляемыми жалюзи. С однойстороны они имеют зеркальную поверхность, а с другой - белую матовую. Этижалюзи обеспечивают необходимое освещение для каждого времени года, а зимой поночам образуют покрытие, отражающее свет обратно в помещение.

Поскольку под поверхностью крыши образуется зона повышенногонагрева воздуха, лучше всего делать ее высокой или устраивать особый фонарь,вынесенный за пределы используемых пространств и помещений. Фонарь удобен еще итем, что использует боковое освещение, и особенно привлекателен в северныхобластях. Боковое остекление конструктивно менее сложно, чем стеклянная крыша,и даже в областях с пасмурной погодой солнце часто попадает в атриум именносбоку. Затеняющие устройства лучше располагать в окнах помещений внутриатриума, так как в противном случае будет теряться большая доля солнечнойрадиации, что особенно нежелательно при облачной погоде.

Рассеяние света внутри атриумногопространства

Атриум можно уподобить "световоду".Проемы прилегающих к нему помещений можно уподобить "выходам",но общее давление светового потока зависит от характера поверхностей стен,которые играют важную роль в процессе распределения света сверху вниз, вплотьдо нижнего яруса.

Первое и стратегически наиболее важное с точки зрения освещенностирешение касается размеров и пропорций атриума. Соотношение длины, высоты иширины его определяет ослабление освещенности на различных уровнях. Чем менееяркое небо в данном климатическом поясе, тем шире должен быть световой двор илиатриум, чтобы обеспечить достаточным количеством света нижний уровень.

Не менее важной является отражающая способность внутренних стен.Для нижних уровней и помещений в роли "неба" выступает, преждевсего, противоположная, отражающая верхний свет сторона атриума. Если стеныатриума сплошь стеклянные или целиком раскрываются, то до нижнего уровня сможетдойти очень незначительная часть верхнего света. Напротив, в случаетеоретически идеального двора со сплошными стенами, имеющими хорошие отражающиесвойства, свет пойдет, как в световоде из стеклянноговолокна, и дойдет до нижнего уровня почти столь же интенсивным. Рациональноеиспользование света предполагает такую систему, в которой на каждом участкетерялось бы столько света, сколько нужно для освещения этого уровня, аостальная часть света распространялась бы дальше на нижние уровни.

Логическим следствием этого принципа оказывается необходимостьразличного числа проемов и окон на каждом уровне атриумногопространства, поэтому по мере снижения раскрытостьинтерьеров должна увеличиваться вплоть до сплошного остекления нижнего уровня.Возможный вариант внутренней стены атриума с нарастающей степенью остекленияпоказан на рис.

Рис. 3. Распределение естественного света в атриуме:
а - количество света, попадающего на поверхность пола атриума, зависитот его пропорций; б - пути попадания солнечного света в помещения,примыкающие к атриуму, и количество отраженного света, попадающего в помещениянижнего уровня.

Озеленение интерьера атриума может препятствовать распространениюсвета в нем, поэтому для минимизации световых потерь желательно использоватьдля озеленения только нижнюю поверхность атриума. Сами растения требуют большойосвещенности, но в атриумах, которые рассчитаны на освещение прилегающихпомещений, света для растений вполне достаточно.

Освещение помещений, прилегающих к атриуму

Свет, падающий из обычного окна или через открытый незастекленный проем, быстро теряет свою интенсивность. Ужена расстоянии 4...5 м от окна уровень освещенности ниже нормы (в помещенияхсредней высоты) независимо от силы светового потока, проходящего через окна.Напротив, слишком ярко освещенные окна создают нежелательный слепящий эффект. Видеальном случае из окна должен открываться приятный вид; в то время как дляосвещения глубинных зон комнаты максимальное количество света должно попадатьна потолок.

Подобное требование, вступающее в противоречие с естественнымхарактером освещения, может быть удовлетворено только путем отражения света. Свет,используемый в атриумных зданиях, многократноподвергается отражению - в процессе прохождения через остекленные крыши и затемпо мере отражения от боковых стен, однако существуют специальные средствацеленаправленного использования отражения - "световые полки".

Идея "световых полок" используется как в атриумных зданиях, так и в обычных конструкциях наружныхстен. Такое устройство представляет собой горизонтальную или слегка наклоннуюплоскость, вставляемую в оконный проем несколько выше уровня человеческогороста и как можно дальше от поверхности потолка. Солнечный или дневной свет,падающий через окно, отражается этой плоскостью и отбрасывается на потолок.Таким образом, удается значительно лучше осветить глубинную часть помещения иустранить контраст, обычно возникающий при взгляде через окно на наиболее яркуюверхнюю часть неба (рис. 4).

Рис. 4. Естественное освещение помещений.
Наиболее значимый фактор освещенности - высота помещения. Хорошее освещение вдвое большей площади может быть достигнуто при увеличении высоты потолка с 2,7 до 3,6м. Высота окна практически не влияет на освещенность удаленной части комнаты. Световая полка лучше работает при прямом солнечном свете, улавливая максимальное его количество, отбрасывая свет в дальние зоны комнаты и рассеивая его. Устройство пола со ступенчатым уровнем обеспечивает каждому этажу прямой верхний свет. Освещенные участки пола в этом случае отбрасывают свет на потолок подобно световой полке.

Форма и отделка световых полок может быть различной. Очень хорошоотражают и рассеивают свет горизонтальные белые матовые полки. Зеркальныеотражатели лучше освещают глубинные части интерьера в ясный день, но впасмурный день дают меньший эффект.





Просмотрено: 603 раза