Зенитные фонари — виды, типы, конструкция и требования

Зенитные фонари представляют собой сложные архитектурные конструкции, которые обеспечивают естественное освещение и надежную вентиляцию в помещениях. Они монтируются на любой тип кровли и пропускают больше света, чем обычные окна.

Что такое зенитный фонарь

Зенитные фонари получили свое название из-за того, что они позволяют через прозрачную поверхность увидеть «зенит» солнца.

Зенитные фонари завоевали популярность и стали практичным решением в конструкции зданий и промышленных объектов. Они обладают уникальным дизайном и запоминающейся стилистикой, способной вписаться в архитектурную задумку любых сооружений.

В основе конструкции зенитных фонарей используются легкие алюминиевые профили со свето- прозрачными панелями. Что позволяет создавать проекты кровли по уникальным чертежам с купольными геометрическими формами и необычными углами наклона.

Назначение зенитного фонаря

Зенитный фонарь — это конструкция, представляющая собой установленный на опоре определённой высоты светопропускающий элемент той или иной формы.

Зенитные фонари часто используются при строительстве производственных цехов

Говоря простым языком, это окно в крыше. Функций данный элемент выполняет несколько:

• естественное освещение (основное предназначение);
• удаление загрязнённого воздуха (вытяжная вентиляция) либо, наоборот, проветривание (летом);
• удаление дыма.

Виды зенитных фонарей

Классифицировать фонари можно по целому ряду признаков.

Возможность распахивания створки

По данному признаку фонари делятся на:

1. Глухие. Открывать такой фонарь нельзя, так что он может выполнять только одну функцию — служить источником естественного освещения.
2. Открывающиеся. Как ясно из названия, створку можно открыть, обеспечив тем самым проветривание или дымоудаление.

Открывающийся зенитный фонарь обеспечивает выход на кровлю

Створка может открываться:

• вручную: при помощи подсоединённой к ней длинной штанги;
• при помощи электро- или пневмопривода.

Современные фонари с приводом комплектуются датчиками, благодаря которым проём автоматически закрывается при появлении осадков и открывается при обнаружении в помещении дыма или высокой температуры.

Существуют автоматически открывающиеся фонари с аккумуляторами — они не зависят от работоспособности электросети.

Форма фонаря в плане

Форма в плане может быть:

• круглой;
• прямоугольной;
• многоугольной.

Материал светопропускающего элемента

Используются различные виды стекла (обычное, триплекс и др.) и прозрачные полимеры — органическое стекло, поликарбонат, светопропускающая разновидность ПВХ, полиэфир и пр.

О преимуществах и недостатках наиболее часто применяемых материалов поговорим в разделе о проектировании.

Форма светопропускающего элемента

Применяются такие варианты:

• плоский элемент;
• двускатный;
• в виде пирамиды;
• криволинейный: в виде арки или купола.

Криволинейные элементы изготавливают преимущественно из полимеров. При этом пластик превращается в предварительно напряжённую конструкцию, в силу чего становится намного более прочным.

Пирамидальная конструкция при большом угле наклона граней менее подвержена ударам градин.

Пирамидальный зенитный фонарь хорошо переносит град и снегопады

Огнестойкость

Зенитные фонари, светопропускающие элементы которых изготовлены из оргстекла, стеклопластика и прочих полимерных материалов, можно применять:

• в зданиях I и II степеней огнестойкости;
• в помещениях категорий Г и Д, если используемые материалы покрытия относятся к группам НГ, Г1, Г2.

Для изготовления огнестойких (противопожарных) фонарей используется пожаростойкое стекло. При выборе такого изделия необходимо руководствоваться нормируемым пределом огнестойкости крыши. Устанавливаются огнестойкие зенитные фонари на торговых центрах, бассейнах, спортзалах, производственных цехах.

Предел огнестойкости нормируется по потере:

• несущей способности R;
• целостности E;
• теплоизолирующей способности I.

Производятся световые фонари со степенью огнестойкости REI 30, 45, 60 минут. Эти цифры означают, через какой временной промежуток конструкция перестанет служить противопожарной преградой.

Конструктивное исполнение

Фонари бывают:

1. Точечными. По размерам напоминают обычное окно, предназначены для освещения небольшой зоны.
2. Ленточными. Имеют большую протяжённость и устанавливаются вдоль почти всей крыши. Применяются в больших постройках, таких как ангары, складские помещения, цеха промышленных предприятий, торговые павильоны.

   Зенитные фонари ленточного типа используются для освещения больших производственных площадей

Материал рамы и контура опирания

Эти элементы могут изготавливаться:

• из стальных профилей;
• из алюминиевых профилей — более предпочтительный вариант, так как алюминий обладает коррозионной устойчивостью и очень мало весит;
• деревянные бруски (применяются в очень редких случаях).

Наличие светопроводящей шахты

Фонари с такими шахтами устанавливаются в помещения с подшивными (подвесными) потолками. Шахта — это короб с зеркальным покрытием изнутри, который проводится сквозь потолок.

Видео: зенитный фонарь из стеклопакетов

Чем отличается светопрозрачная конструкция купола от зенитного фонаря

Зенитные фонари от свето- прозрачных куполов отличаются тем, что они обеспечивают полную звукоизоляцию и способны выдерживать погодные осадки. При этом в самом помещении поддерживается постоянная температура, а прямые солнечные лучи, проходящие через прозрачные панели, не нагревают поверхности внутри.

Зенитные фонари, как и свето- прозрачные купола, обладают нестандартной архитектурной конструкцией и существенно улучшают внешний вид кровли. С их помощью достигается экономия электроэнергии. Солнечного света вполне достаточно для освещения десятков квадратных метров помещения. Если использовать зенитные фонари ленточного типа, то можно в дневное время полностью отказаться от искусственных источников освещения.

Купол из стекла более простая конструкция по сравнению с зенитным фонарем

Ключевое отличие от свето- прозрачных куполов заключается в наличии дополнительных приводов на фонарях, позволяющих с дистанционного управления открывать панели и элементы конструкции для естественной вентиляции помещения.

Горячий воздух поднимается и выходит через открытые створки, а внутрь попадает холодный поток свежего воздуха. Таким образом, удается добиться в помещении естественной циркуляции воздуха, и сэкономить денежные средства на реализацию системы вентиляции стандартного приточно-вытяжного типа.

Использование для вентиляции и удаления дыма из помещений

Зенитные фонари используют для проветривания помещения и даже для удаления дыма.

Остекление крыши на промышленных предприятиях и в торговых центрах чаще всего предусматривает именно такие задачи. Но это не является стандартом или правилом и рассматривается, как вспомогательная функция, которую можно использовать в частном доме.

В большинстве случаев люки для проветривания открываются с помощью электропривода, а иногда там предусмотрен датчик для автоматической регулировки. Для высоких помещений это чрезвычайно удобно – не приходится специально залезать на крышу, чтобы поднять створку, а потом лезть ещё раз, чтобы её закрыть.

Люк для проветривания в производственном цехе

Система дымоудаления на предприятии

Горячий (тёплый) воздух, поднимаясь вверх вместе с дымом, выходит через открытую створку потолочного окна в атмосферу, после чего створка закрывается оператором или автоматически. Такая функция, предусмотренная на крыше здания, позволяет обходиться без приточно-вытяжной вентиляционной системы, либо использовать такие агрегаты меньшей мощности.

Очень удобны зенитные фонари для дымоудаления с принудительной вентиляцией с точки зрения пожарной безопасности – во время пожара или выделяется угарный газ, опасный для жизни. Здесь понадобятся термодатчики, реагирующие на температуру и задымленность – они подают сигнал на электропривод и створки на крыше автоматически открываются для проветривания.

Кровельное окно изнутри

Модель с форточками

Конструкция зенитного фонаря

Устройство зенитного фонаря рассмотрим на следующем примере:

В данной конструкции роль светопропускающего элемента играет стеклопакет

Вот из каких деталей состоит модель со стеклопакетом в качестве светопропускающего элемента:

1. Стеклопакет.
2. Стакан или опорный контур.
3. Нащельник.
4. Прокладка уплотнительная из резины.
5. Болт.
6. Стальная предохранительная сетка (на случай если стекло разобьётся).
7. Уплотнитель.
8. Элемент прижимной.
9. Элемент упорный.
10. Мастика для герметизации.
11. Винт.
12. Фартук: препятствует попаданию воды в стык между стаканом и кровельным покрытием.
13. Гидроизолирующий рулонный материал.
14. Теплоизолятор.
15. Пароизоляционная плёнка.

На открывающихся фонарях дополнительно имеется механизм открывания.

В зенитных фонарях открывающегося типа присутствуют механизмы открывания

Преимущества и недостатки

Очевидно, что проделанные в стенах окна эффективно освещают только небольшую часть помещения у самой наружной стены. При этом они могут быть загорожены деревьями, близкорасположенными зданиями либо иметь северную ориентацию, что значительно сокращает поступление естественного света. Зенитные фонари работают гораздо более результативно, поскольку они:

1. Расставляются по всей площади помещения.
2. Обеспечивают максимальную освещённость независимо от ориентации по сторонам света и времени дня.
3. Ничем не могут быть загорожены в принципе. Единственное исключение — снег, но конструкция фонаря обеспечивает сдувание хлопьев даже при слабом ветре. Если же снежный покров всё-таки образовался, его легко можно растопить тепловой пушкой.

Освещение помещения естественным светом в достаточном количестве даёт два положительных эффекта:

1. Сокращаются энергозатраты на освещение искусственное, а значит экономятся средства.
2. Находящиеся в помещении люди меньше устают от искусственного освещения, которое, в отличие от естественного, всегда негативно влияет на глаза. Это положительно сказывается, во-первых, на их здоровье, а во-вторых — на производительности труда.

Фонари располагаются в самом верху, а ведь именно туда в результате конвекции устремляются тёплый отработанный воздух и горячий дым. Таким образом, можно значительно сократить мощность систем вентиляции и дымоудаления, а в ряде случаев — и вовсе без них обойтись.

Вместе с тем, после установки фонаря нужно быть готовым к некоторым нежелательным моментам:

1. На крыше появляется слабое место: светопропускающее покрытие может быть разбито крупным градом или тяжёлым предметом, упавшим во время урагана. Правда, на современном этапе применяются достаточно прочные материалы, способные выдержать подобные нагрузки (бронированное стекло и др.).
2. Увеличиваются теплопотери через крышу: даже самые энергосберегающие виды прозрачных материалов все равно имеют гораздо большую теплопроводность, чем толстый слой минеральной ваты или пенопласта, который находился бы на месте фонаря при его отсутствии.
3. За качественный и прочный фонарь придётся выложить значительную сумму.

Область применения

Зенитные фонари устанавливаются в коммерческих, общественных помещениях и на промышленных объектах. Их конструкция позволяет спроектировать незадымляемое и хорошо освещенное помещение.

Зенитные фонари регулярно устанавливаются на кровле:

• Производственных цехов с поточными линиями;
• Промышленных помещений;
• Складов ГСМ;
• Галерей;
• Торговых центров;
• Спортивно-развлекательных комплексов.

Особенности

Зенитные фонари используют в своей основе материалы, которые обеспечивают надежную и бесперебойную эксплуатацию.

Для зенитных фонарей характерны следующие особенности:

1. Стеклопакеты изготавливаются из многослойного закаленного стекла. Для постоянного доступа света дополнительно устанавливаются системы электро-обогрева и стекло-очистки.
2. Конструкция предусматривает двухуровневую систему отвода влаги. Это позволяет надежно эксплуатировать фонари при повышенной влажности и регулярном выпадении осадков.
3. В стеклопакетах используются уплотнители и герметики. Они выдерживают колебания температур в диапазоне от -55 до +90°C, и исключают вероятность обрушения стекол.
4. Свето- прозрачные панели выполнены по солнцезащитной технологии. Это обеспечивает свободный доступ света в помещения без нагрева и негативного солнечного излучения.

Проектирование зенитных фонарей и предъявляемые к ним требования

При проектировании фонарей следует руководствоваться требованиями документа МДС 31–8.2002 «Рекомендации по проектированию и устройству фонарей для естественного освещения помещений». Также разработан ряд документов, определяющих порядок фактических характеристик изделия. Например, ГОСТ Р 54850–211 «Окна мансардные и зенитные фонари. Методы определения сопротивления теплопередаче».

Если зенитный фонарь предполагается использовать для дымоудаления, то его размеры следует принимать с учётом требований СНиП 2.04.05–91*У «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

Требования к светопропускающим материалам изложены в таких документах, как ГОСТ 111–2001 (стекло листовое), ГОСТ 24866–99 (одно- и двухкамерные клеёные стеклопакеты), ГОСТ 22160–76 (2-слойные купола из оргстекла), а также технических условиях (сотовый поликарбонат, волнистые листы прозрачного ПВХ и пр.).

Важнейшим этапом проектирования является выбор светопропускающего материала. Традиционное стекло сегодня по большинству технических характеристик проигрывает полимерам. Судите сами:

1. Коэффициент светопропускания у самых прозрачных видов силикатного стекла (листовое и закалённое строительное) составляет 0,85 – 0,87, тогда как у органического стекла этот же показатель составляет 0,9, у поликарбоната и ПВХ — по 0,85. Другие виды минерального стекла, как, например, защитное многослойное или энергосберегающее, имеют ещё более низкий показатель прозрачности — от 0,6 до 0,8.
2. Минеральное стекло весит больше пластика: его удельный вес составляет 2500 кг/куб. м, тогда как у полимеров — только 1200 – 1400 кг/куб. м.
3. Коэффициент теплопроводности минерального стекла составляет 0,76 Вт/м*С, в виде вакуумного стеклопакета — 0,5 Вт/м*С. У полимеров же этот показатель составляет всего 0,16 – 0,2 Вт/м*С.
4. Полимеры являются пластичными, а минеральное стекло — хрупким. При ударе обычное стекло рассыпается на несколько тяжёлых острых обломков, из-за чего под ним приходится устанавливать защитную сетку. Пластиковый же купол только треснет, а во многих случаях и останется целым, спружинив удар.

Но есть у стекла и важные преимущества:

1. Оно является негорючим и имеет высокую температуру плавления, в чём пластмассы ему сильно уступают: органическое стекло имеет класс горючести Г3 или Г4, поликарбонат и ПВХ — Г2 и Г3. Температура плавления у полимеров также относительно низкая.
2. Стекло намного меньше меняется в размерах при изменении температуры: его коэффициент линейного расширения составляет всего 8,5 1/С, тогда как у пластика этот показатель составляет 60 – 80 1/С.
3. Самое главное — стекло намного твёрже пластмассы, поэтому оно не истирается пылью и песком. Полимеры же из-за абразивного воздействия могут очень быстро исцарапаться и утратить при этом значительную часть прозрачности.

Зенитные фонари из стекла предпочтительнее использовать для промышленных зданий

Если в качестве прозрачного элемента решено использовать стекло, то конструкция проектируемого фонаря должна обеспечивать его опирание по всему периметру.

Приведём основные требования, излагаемые в МДС 31–8.2002:

1. Стакан должен иметь высоту не менее 30 см — тогда фонарь не будет закрываться накопившимся на крыше снегом.
2. Минимальный угол наклона светопропускающих элементов относительно горизонтальной плоскости составляет 12 градусов.
3. Стакан можно делать с наклонными стенками, но при этом они могут отклоняться от вертикали не более, чем на 30 градусов.

Стакан фонаря можно изготавливать из таких материалов:

• тонколистовая сталь;
• холодногнутые стальные профили;
• алюминиевые листы и профили;
• стеклопластик;
• асбестоцементные листы.

Рама или каркас, на который опирается светопропускающее полотно, изготавливаются из стальных либо алюминиевых профилей. Полотно крепится в раме при помощи нащельников (штапиков), прикручиваемых к раме саморезами.

Проектировщику необходимо также учесть и такие требования:

1. Крепление и уплотнение полотна нужно конструировать так, чтобы оно имело возможность свободно расширяться при изменении температуры.
2. Необходимо предусмотреть утепление стакана и защиту его от коррозии. Наиболее эффективными утеплителями являются жёсткие и полужёсткие плиты из минеральной ваты плотностью до 250 кг/куб. м (материал является негорючим) и пенополистирольные плиты марки ПСБ-С с наличием в составе антипиреновых добавок (класс горючести — Г1). Материал наклеивается при помощи горячебитумной мастики, обладающей теплостойкостью до 100 С.
3. Светопропускающий элемент устанавливается в раму на полимерном профилированном уплотнителе. Такие же уплотнители устанавливаются между отдельными фрагментами полотна, если оно является сборным. При необходимости щели дополнительно герметизируют вспененными полимерами (монтажная пена) и силиконовым герметиком для наружных работ.
4. Необходимо предусмотреть защиту всех полимерных уплотнителей от прямого воздействия солнечных лучей (ультрафиолет разрушает эти материалы) при помощи фартука или нащельников.
5. Материалом для фартука обычно служит оцинкованная сталь толщиной от 0,5 до 0,7 мм.
6. Если фонарь комплектуется светопроводящей шахтой (для помещений с подвесными потолками), то стенки этой шахты и стакан изнутри должны быть окрашены или облицованы материалом с коэффициентом отражения не ниже 0,85.
7. Защитная сетка под заполнением из минерального стекла должна выполняться из оцинкованной проволоки диаметром 2 мм и иметь размер ячейки 50х50 мм. Сетка вваривается в раму из арматуры или гнутого уголка, которая подвешивается на приваренных внутри стакана крюках. Если в остеклении со стороны помещения установлено защитное многослойное стекло либо оклеенное полимерной плёнкой, сетку устанавливать не нужно.

На неутеплённых кровлях, покрытых шифером или профнастилом, допускается устройство светопропускающего проёма путём замены листа покрытия или его фрагмента прозрачным листом из ПВХ такого же профиля. ПВХ-лист прикручивается так же, как и все остальные: в гребни волн вкручиваются саморезы или болты с уплотняющими шайбами.

Область применения фонарей со светопропускающим элементом из материала с классом горючести Г3 или Г4 ограничена:

• здание должно иметь степень огнестойкости I, II или III и класс пожарной опасности С0;
• помещение, над которым установлен фонарь, должно иметь категорию по пожарной опасности и взрывоопасности В4, Г или Д;
• кровля должна быть покрыта негорючим материалом или относящимся к группе горючести Г1, либо рубероидом с засыпкой гравием или крупной каменной крошкой;
• суммарная площадь фонарей не должна превышать 15% площади кровли.

Максимально допустимая площадь фонаря составляет:

• при удельном весе прозрачного заполнения до 10 кг/кв. м: 18 кв. м;
• при удельном весе от 10 до 20 кг/кв. м: 12 кв. м.

Из соображений пожарной безопасности определяется минимально допустимое расстояние в свету между фонарями:

• при площади 1-го фонаря от 6 до 18 кв. м: 6 м;
• при площади до 6 кв. м: 3 м.

Также в документе МДС 31–8.2002 приводятся формулы для расчёта требуемого сопротивления теплопередаче (раздел 3.5), при котором в данных климатических условиях на внутренних поверхностях фонаря не конденсируется влага, и необходимого сопротивления воздухопроницанию.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...