Главная страница > Техника, страница 89 > Фонари промышленных зданий

Фонари промышленных зданий

Фонари промышленных зданий. Освещение дневным светом помещений промышленных зданий с помощью окон, устраиваемых в наружных стенах, нередко представляет болщние затруднения или является вовсе неосуществимым при значительной ширине этих помещений и требуемой по условиям производства интенсивности освещения на рабочей площади. Увеличение освещенности глубоких помещений достигается увеличением их высоты при условии соответствующего подъема верхнего края окна над уровнем пола. По действующим в СССР нормам предельное отношение высоты помещения к ширине здания, в случае устройства световых проемов с обеих сторон производственного зала, установлено равным 1»: 6, если в этом помещении происходит работа, требующая удовлетворительных условий дневного освещения. При достаточно большой ширине зданий, каковая присуща многим современным предприятиям, высота фабрично-заводских помещений, определяемая этим условием, может оказаться настолько значительной, что объём, а следовательно и стоимость здания получатся чрезмерными. Поэтому в нижних этажах многоэтажных зданий, где единственно возможным источником дневного освещения являются окна, ширина производственных помещений редко превышает 30 м, достигая лишь в исключительных случаях, например в прядильных ф-ках, 38 метров Верхние этажи многоэтажных зданий и одноэтажные здания в соответствующих случаях снабжаются, в целях улучшения условий освещенности, дополнительными источниками света в виде фонарей, имеющих разнообразные формы и размеры и носящих обобщенное наименование «верхний свет». Надлежащая степень освещенности производственных помещений промышленных зданий имеет значение с гигиенич. точки зрения. Открытие в США способа изготовления оконного стекла, способного пропускать ультрафиолетовые лучи, благотворно влияющие на жизнедеятельность человеческого организма, а также достигнутые в этом отношении в СССР, пока еще в стадии лабораторных опытов, успехи особенно стимулируют, в целях.улучшения условий труда, снабжение производственных помещений фабрично-заводских зданий достаточными площадями остекленных поверхностей. Установлено также многочисленными наблюдениями над работой в цехах, имеющих различную освещенность, что производительность труда резко падает с уменьшением этой интенсивности. В капиталистич. странах нередки случаи, когда предприниматели снижают сдельную оплату рабочего в зависимости от увеличения площади остекления фонарей, погашая т. о. свои затраты на устройство фонарей в промышленных зданиях. Равным образом отмечено, что количество брака в цехе также находится в известном соответствии с освещенностью помещения, то есть с величиной остекленных поверхностей. Эти соображения являются достаточным основанием для сооружения в промышленных зданиях фонарей таких размеров и т.о. сконструированных и расположен-^ ных, чтобы была достигнута максимальная освещенность рабочих мест в производственных помещениях. Однако высокая стоимость фонарей удерживает от чрезмерного увеличения верхнего света.

Определение освещенности производится числом фотометрии, единиц, называемых люксами—1х. Под этим наименованием понимают освещенность поверхности площадью в 1 ж2, получающей световой поток, равный единице, то есть одному люмену—lm. Последний, в свою очередь, равняется световому потоку, то есть сумме световой энергии, исходящему от точкообразного источника света силой в одну международную свечу, заключенного в телесном угле, равном единице. Для определения освещенности горизонтальных плоскостей внутри помещения пользуются предложенной К. Мормоном ф-лой

Е=к L -Ц · sill а,

где Е—освещенность точки на горизонтальной рабочей поверхности, h—коэф. ослабления силы света при прохождении через световое отверстие от поглощения света стеклами, от переплетов, загрязнения и тому подобное., L—освещенность от участка небесной сферы в пределах единицы угла, равная где Е0—освещенность точки под открытым небом, условно принимаемая в 10 000 1х, что соответствует условиям атмосферы в полдень зимнего дня в средней климатич. зоне, F—полезная площадь проекции светового проема на плоскость, перпендикулярную к осевому лучу, а—длина проекции среднего луча на плоскость поперечного разреза, а—угол между осевым лучом света и рассматриваемой

поверхностью. На фигуре 1 представлены годичные кривые дневной освещенности в тыс. 1х для гор. Слуцка, составленные Н. Калитиным, а на фигуре 2—такие же кривые Кюля для Потсдама, из которых видно, насколько переменной по временам года, особенно по временам дня, является дневная освещенность. Определение освещенности по заданным геометрии, размерам здания и световых проемов с помощью вышеприведенной ф-лы производится графо-аналитически. На фигуре 3 показан разрез кузницы с построенными кривыми освещенности: верхняя кривая для правого типа фонаря с углом наклона в 45°, нижняя—для левого типа с углом наклона в 60°. Это построение представляется достаточно сложным и утомительным, а потому в большинстве случаев задача решается на основе приближенных, добытых опытным путем правил, что впрочем нередко является неправильным. В США принято считать необходимой для производственных помещений фабрично-заводских зданий площадь

2 1

верхнего света, равную - — j площади пола этих помещений. Наши «Единые нормы строительного проектирования» предписывают соблюдение соотношений, данных в таблице. стей определяется интерполяцией. В таблице а—угол, образуемый остекленной поверхностью фонаря с горизонтом. При этом полезной горизонтальной проекцией остекленных поверхностей световых фонарей считается та часть их проекций на горизонтальную плоскость, проведенную через нижнее основание остекленных поверхностей, от которой беспрепятственно могут падать лучи света на пол освещаемого помещения под углом не менее 60° к горизонту. Принятый для подсчета величины горизонтальной проекции фонарей измеритель, представляющий собой отношение остекленных поверхностей к освещаемым площадям пола, на самом деле не является характерным для отражения истинной физической природы явления. Поэтому во многих случаях «Единые нормы» приводят к неудачным решениям. В настоящее время на основе светотехнич. анализа освещения промышленных зданий, предпринятого в последние годы, выдвинут новый проект норм естественного освещения промышленных зданий, являющийся более сложным для применения при обычном проектировании, но в значительно

большей мере учитывающий все факторы, влияющие на освещенность помещений. Основные положения этого проекта в части, относящейся к Ф. п. з., таковы: 1) нормируется расчетная величина коэф-та естественной освещенности (кео) в %, под которым понимается отношение освещенности на данном месте в помещении к горизонтальной освещенности местности под открытым небом; 2) потеря от отражения, поглощения остеклением; пылью и грязью * в светопрое-ме и от затемнения переплетами и элементами конструкции учитывается принятием при ординарном остеклении 0,45, при двойном 0,30 освещенности под открытым небом; 3) в помещениях с верхним светом среднее значение кео в точках условной рабочей плоскости, то есть на высоте одного мнад полом, должно равняться 6—8 % для I разряда, 4—6% для II и 2—4% для III. К I разряду относятся помещения, в которых производится особо точная работа, требующая различения мельчайших деталей (точная механика

Минимальное отношение горизонтальной проекции полезной остекленной поверхности к освещаемой площади пола.

Расстояние от пола до,

Отношение расстояния от пола до нижней грани остекленных поверхностей к величине пролета

нижней грани остекленных поверхностей

0,50 и

: менее

1,

00

1,

,50

а < 60°

а > 60°

а < 60°

а > 60°

а < 60°

а > 60°

I. Грубая работа 5 метров и менее.

0,125

0,175

0,100

0,200

0,075

0,225

10 м..

0,150

0,200

0,125

0,225

0,100

0,250

15 метров и более.

0,175

0,250

0,150

0,275

0,125

0,30

II. Средняя работа 5 метров и менее.

0,200

0,250

0,175

0,275

0,150

0,300

10 м..

0,225

0,275

0,200

0,225

0,300

0,350

0,175

0,350

15 метров и более.

0,250

0,300

0,200

0,4С0

III. Точная работа 5 метров и менее.

0,250

0,350

0,225

0,375

0,20Э

0,400

10 м..

0,300

0,375

0,275

0, 40J

0,250

0,425

15 метров и боле£.

0,325

0,425

0,300

0,450

0,275

0,475

Для промежуточных значений величина гори- I зонтальной проекции остекленных поверхно- |

и тому подобное.); ко II разряду,—не требующая различения мельчайших деталей (основная масса производственных помещений), и к Ш разряду,—не требующая различения деталей вообще (складские помещения и тому подобное.).

Независимо от интенсивностиосвещениячрез-вычайно важно обеспечить его равномерность, ибо установлено, что неравномерность освещения в различных точках пола помещения весьма вредно действует на зрение и понижает производительность труда. Недостатки неравномерного освещения увеличиваются по мере уменьшения общей интенсивности света и потому особенно ощутительны в пасмурные дни. В виду этого проектом норм перед

усматривается, что 4) в помещениях, освещаемых верхним светом, значения кео в точках условной рабочей плоскости не должны в одном пролете данного разреза отличаться друг от друга более чем в три раза. Для определения освещенности в любой точке независимо от величины затемнения, причиняемого прохождением света через остекленный проем, применяется приближенный метод, предложенный инж. Данилгоком, с помощью построенных им графиков (фигура 4 и 5). Способ пользования графиками, поясняемый изображенным на чертежах примером, заключается в следующем. Совмещают полюс графика (фигура 4) с точкой т, для которой отыскивается освещенность, путем наложения чертежа поперечного разреза здания, исполненного на прозрачной бумаге, на график т. о., чтобы основание графика совпало с горизонтальной линией, проведенной через

точку ш. Отсчитывают число лучей п, попадающих в световые отверстия; в данном случае для проема А (фонарь) ^=18. Проводят средний луч тс и замечают, что точка с пересечения луча со средней линией проема находится на 22-й концентрич. окружности. Далее, совме щают продольный разрез с графиком на фин. 5 таким образом, чтобы средняя линия проемов совпадала с прямой *’£2. Отсчитывают число лучей, попадающих в светопроемы; в данном случае 74. Искомая освещенность, выраженная в %, будет 0,01 х 18 х 74=13,32. Если фонарь снабжен

двойным остеклением, то истинный кео с учетом затемнения от остекления и прочие будет по предыдущему 0,30 х 13,32=4%. Таким же способом определяется освещенность других точек того же поперечного разреза, и затем после отложения на чертеже в определенном масштабе ординат, выражающих число % освещенности, найденные точки соединяются кривой линией, характеризующей освещенность помещения в пределах данного поперечного разреза.

По очертанию поперечного разреза различаются следующие виды и наименования фонарей: 1) шед с вертикальным остеклением, 2) шед с наклонным остеклением, 3) треугольный,

4) прямоугольный с вертикальным остекле

нием, называемый «буало», 5) трапецоидальный узкий, или А-образный, 6) трапецоидальный широкий системы Кана (или монитор) и 7) системы Понд. Кроме того иногда устраиваются фонари комбинированных систем, представляющие собой сочетание некоторых вышеперечисленных типов.

Шедовые фонари, широко распространенные в 3. Европе и отчасти в США, хотя и применяются в СССР, однако в виду суровых климатич. условий и снежных зим применение шедового фонаря, способствующего образованию снеговых мешков, затрудняет удаление снега с кровли. Последнее легче разрешается путем устройства внутренних водостоков и неутепленных участков кровли в ее пониженных частях. Шедовые фонари дают равномерную, но недостаточную освещенность; поэтому при этой системе требуется большая высота остекленной части или малая длина пролетов. На фигуре 6 кривые 7, 2, В характеризуют освещенность помещения соответственно пролетам в 6,1, 9,15 и 12,2 метров Во избежание непосред-

ственного проникания солнечных лучей, раздражающих зрение работающих, остекленные поверхности должен быть обращены на север. Протирка стекол при одиночном остеклении удобно производится снаружи. Теплопотери через охла

ждающие поверхности очень невелики. Применение этого типа фонаря м. б. рекомендовано в южной и отчасти средней климатич. зоне; в особенности оно уместно в текстильных ф-ках, а также в цехах по обработке металла или деревянных мелких деталей и в тех производствах, где недопустима капель. Шед с наклонным остеклением (фигура 7) дает несколько лучшие показатели в отношении освещенности, но обладает рядом недостатков, вообще свойственных фонарям с наклонным остеклением. На чертеже сплошные кривые дают освещенность для вертикального шеда, а пунктирные—для наклонного с углом наклона в 30°. Кривые а для чистых стекол, кривые Ь и с— для стекол через 3 и 6 месяцев после протирки. Треугольный фонарь (фигура 8) дает наибольшую освещенность по сравнению с прочими фонарями, однако неравномерность распределения света получается здесь весьма значительной. Будучи наибольшей непосредственно под фонарем, освещенность резко падает по мере удаления от фонаря. На фигуре 9 представлена кривая кео для фабричного помещения, снабженного треугольными фонарями, расположенными поперек здания. Эта кривая показывает, что неравномерность освещенности,

Фигура 9.

то есть отношение наибольшей ординаты к наименьшей, более 2,5. Для протирки стекол требуется устройство особой тележки, передвигающейся по путям вдоль фонаря в междуфонар-ном пространстве. Возможность открывания фонаря для проветривания исключается. Также представляет затруднение устройство для отвода конденсата. Этот тип фонарей в СССР в особенности распространен в зданиях ткацких и отчасти других текстильных фабрик, где тепловой и влажностный режим помещений особо тщательно поддерживается искусственной вентиляцией. Фонарь сист." Б у а-л о дает сравнительно слабую освещенность, но весьма удовлетворительную равномерность. На фигуре 10 показаны кривые освещенности здания от фонарей сист. Буало. Протирка производится без помощи каких-либо специальных приспособлений, непосредственно с крыши.

Створные переплеты устраиваются по типу оконных, и потому открывание их с целью вентилирования производится без затруднения. Теплопотери в этом типе фонаря значительны. Водонепроницаемость легко достигается. Фонарь сист. Буало находит применение в разнообразных отраслях пром-сти, как то: металлообрабатывающей, текстильной, спичечной и др. A-о б разный фонарь (фигура 11) по своим свойствам приближается к треугольному, но обладает преимуществом, состоящим в возможности устройства створных легко открывающихся переплетов. Наилучшим типом фонаря, дающим достаточную Фигура 12. освещенность и вме сте с тем равномерность в фабрично-заводских зданиях, является трапецоидальный фонарь системы Кана (фигура 12), который с успехом применяется· в цехах, где производятся средние и точные работы в металлообрабатывающей, деревообделочной, кожевенной, пищевой и других видах промышленности. Сопоставление условий освещенности помещений при прямоугольной и трапецоидальной форме фонарей легко усматривается из фигура 13. Верхние кривые линии соответствуют чистому состоянию поверхности стекла, а нижние—загрязненному, спустя 6 месяцев после их протирки, причем

сплошные линии относятся к вертикальному остеклению, а пунктирные—к наклонному. В то время как ординаты верхних кривых значительно отличаются друг от‘друга, нижние, напротив, почти совпадают. Т. о. преимущества наклонного остекления утрачиваются вскоре после протирки стекол. Наклонные поверхности необходимо застеклять для предохранения от боя более толстым или даже армированным стеклом. Эти соображения часто побуждают к отказу от наклонного остекления.

Фонари со створными переплетами дают~воз-можность использовать их как мощное средство для проветривания заводских помещений и удаления из них вретных газов. Сущность этого процесса, который называется аэрацией, явствует из фигура 14. При направлении ветра справа налево открывают окна, в правой стене здания и в левой части фонаря. Кроме того незначительно приоткрывают одна в левой стене и совершенно закрывают окна правой ча-

Фигура И.

Фигура 14.

сти фонаря. В таком случае свежий воздух, врываясь в помещение через открытые окна правой стены, проходит через помещение и находит выход в открытые створки левой части фонаря, как показано жирными линиями, изображающими примерное направление движения воздуха. Ветер, обдувающий здание,

создает снаружи у левой части фонаря разреженное пространство, куда и устремляется благодаря образованию подпора не только впущенный справа через окна свежий воздух, но также и испорченный воздух из помещения. Для усиления процесса аэрации через нижние створные части окон в левой стене впускается небольшое количество воздуха, засасываемого в помещение благодаря вакууму, образуемому вблизи направления главного потока воздушных струй. Регулируя степень открывания всех створных частей, можно создать надлежащие условия ве нти лир о -вания фабрично-заводского помещения, вовсе обходясь в течение большей части года без дорого стоящей и несравненно менее эффективной искусственной вентиляции. Аэрация возможна и в безветреную погоду или при слабом ветре. Действительно, благодаря разности t° внутреннего и наружного воздуха возбуждается тяга, заставляющая испорченный теплый воздух выходить из ломещения наружу через открытые створы фонаря (фигура 15). В случае необходимо-

Фигура 15.

скопления снега, к-рый сдувается ветром; поэтому никаких специальных мер и приспособлений для его удаления не принимают. Напротив, в пониженных участках кровли между

Фигура 16.

сти более эффективной аэрации помещений, например кузниц, литейных и других горячих цехов, где происходит выделение значительных объёмов вредных газов, применяют фонари с и с т. Понд (фигура 16). В многопролетных ш προ к и х одноэтажных зданиях задача удаления испорченного воздуха через открывающиеся проемы в фонарях решается тем же способом. --Что же касается притока свежего воздуха, то в этом слу-

----чае его неизбежно приходится вводить через фонари, причем для этой цели в промежутках между широкими фонарями устраивают А-образные фонари (фигура 16). При этом надлежит располагать впускные отверстия А-образных фонарей на такой высоте, где происходит еще засасывание воздуха внутрь помещения, то есть ниже нейтральной линии (фигура 17), разделяющей зоны отрицательного и положительного подпора.

На кровлях прямоугольных и трапецоидаль-ных фонарей обыкновенно не наблюдается

Фигура 17.

двумя смежными фонарями возможно образование больших снеговых мешков. Во избежание скопления большого количества снега в этих участках кровля проектируется полутеп-лой с общим коэфициентом теплопередачи l,l-f-l,5; при этом на верхней поверхности кровли темп-pa оказывается выше нули

__ вследствие влияния тепла, вы-

13,0—j деляемого помещением, и проис-J ходит подтаивание снега, который в виде талой воды удаляется через внутренние водостоки. В фонарях сист. Понд наклонные элементы его также необходимо устраивать полутеплыми.

В соответствии с климатич. условиями СССР остекление фонарей следовало бы устраивать двойным, однако одиночное остекление несмотря на причиняемую им большую теплопоте-рю имеет, большие преимущества, заключающиеся в удобстве прочистки стекол от пыли и грязи, большей светопропускной способности и возможности без больших затруднений устраивать створные открывающиеся переплеты. Кроме того стоимость одиночного остекления значительно ниже, нежели двойного. В треугольных фонарях с двойным остеклением нижнее остекление иногда делают горизонтальным или с небольшим уклоном к краям или к середине. При этом возможно между обоими переплетами устраивать путь для движения вагонетки с целью прочистки стекол, но, с другой стороны, это воздушное пространство в виду его большого объёма утрачивает способность теплоизоляции, т. к. в нем возникают воздушные токи, увеличивающие теплопотери. Для удаления с внутренней поверхности стекла конденсационной воды устраивают продольные желоба, подвешиваемые к вертикальной стенке вдоль фонаря. При устройстве ската внутреннего стекла к середине желоба для сбора конденсата подвешиваются к середине. Воздушный прослоек между стеклами, из которого также приводится отводить конденсационную воду, не должен сообщаться с внутренним пространством помещения, для чего на отводящей трубке

Фигура 19.

устраивается водяной затвор. На фигуре 18 показаны части конструкции металлич. треугольных фонарей.

Горбыли фонарей делают деревянными, железными или железобетонными. Выбор рода материала зависит от основной конструкции кровельного перекрытия, от особенностей производственного процесса и экономических соображений. Горбыли створных фонарей обыкновенно делают железные, но в последнее время в СССР их стали с успехом заменять деревян-ными.Железобетон-ные горбыли устраиваются в сочетании с армированным стеклом в случае необходимости удовлетворения условий огнестойкости (например в огнезащитных зонах), а также если в помещении происходит обильное выделение сернистых газов, водяных испарений, вредно влияющих на деревянные и железные части конструкций. При устройстве глухих фонарей, например в текстильных ф-ках, железные горбыли ‘-заменяют железобетонными в целях экономии железа. Железные горбыли, будучи наиболее легкими, являются наилучшими в особенности при створных фонарях. У нас они устраиваются из прокатного железа таврового сечения размерами 25 х 25 миллиметров—35 х 35 миллиметров.

В США прокатывают особые профили железа, облегчающие и рационализирующие конструирование фонарей (фигура 19). В Германии получил распространение представленный на фигуре 20 тип горбыля коробчатого сечения, дающий возможность стеклу, сохраняя плотность стыка, свободно расширяться или сокращаться в зависимости от Г-ных,колебаний. В бороздки а укладывается смоленый шнур, а поверх стекла Ь накладывается колпак с из •оцинкованного железа,притягиваемый шурупами к горбылю d. Шнур заменяет собой водонепроницаемую замазку. На фигуре21,21а и 216 перед

Фигура 21.

ставлены детали деревянных горбылей трапе-цоидальных фонарей, устанавливаемых на деревянных фермах. В виду дешевизны, легкости и возможности обходиться без расходования ме

талла, деревянные горбыли получили весьма широкое распространение в СССР при сооружении фонарей в промышленных зданиях.

В тех случаях, когда фонари используются кроме освещения также в целях аэрации, при достаточно большем их протяжении, в Америке и отчасти в Зап. Европе открывание и закрывание створных частей производится механизированным способом. С этой целью непрерывные ряды створных элементов фонарных и оконных переплетов, поворачиваясь вокруг горизонтальной оси с помощью горизонтального ва

ла, зубчатых передач и управляющего механизма, м. б. открываемы на величину, определяемую требованиями интенсивности обмена воздуха, наружной t° и направлением ветра. На, фигура 22 и 23 представлены общий вид и детали описываемого устройства, приводимого в дей-

ствие вручную с помощью цепи, огибающей колесо, насаженное на горизонтальную ось с червячной передачей, при помощи которой происходит зацепление за зубцы шестерни главного горизонтального вала, поддерживаемого кронштейнами, прикрепленными к простенкам. На главный вал наглухо насажены рычаги, связанные с прикрепленными шарнирно ниж-нимй обвязками створных переплетов при помощи тяг с шарнирным закреплением концов. При повороте вала тяга сообщает переплету движение, открывая или закрывая его. При

Фигура 22.

значительных протяжениях створных частей фонаря открывание иногда производится с помощью электрич. энергии.

Существенное значение имеет правильное расположение фонарей в плане здания, в виду чего применяют продольные и поперечные фонари. Продольные фонари имеют во всех случаях решающее превосходство над поперечными, обусловливаемое гл. обр. несравненно более равномерной освещенностью. Резкое чередование света и теневых частей в помещении с поперечными фонарями в связи с направлением этих световых и теневых полос поперек главного производственного потока, обычно иду

щего вдоль здания, создает неблагоприятные физиологии, и психологии, условия для работающих. Поперечные фонари по необходимости имеют подъем конька, параллельный скату кровли, что затрудняет конструкцию, приводит к косоугольной форме стекол или отклонению горбылей от вертикальной плоскости и в особенности увеличивает неравномерность осве щения. При наличии крановых путей поперечные фонари создают большие конструктивные осложнения. Аэрация может осуществляться только при системе продольных фонарей. С другой стороны, поперечные фонари дают возможность устраивать наружный отвод воды. Этим сомнительным преимуществом объясняется пристрастие нек-рых строителей к поперечным фонарям, которые с точки зрения современного взгляда на эту отрасль строительной техники представляют собой устаревшую и нерациональную конструкцию.

Лат.: Единые нормы строительного проектирования, Комитет по стандартизации при СТО, М., 1930; Цветаев В., Современная фабрично-заводская архитектура, М.—Л., 1932; ШтаммЕ., Современное промышленное строительство в Америке, М., 1930; Николаев И., Световой анализ фонарей 1932, альбом чертежей (Госпроектстрой); Гофман В., Фабрично-заводская архитектура, ч. 2, Л., 1932; Беляев С., Определение дневной освещенности помещений, Л., 1929; С е р к Л., Архитектура промышленных зданий, М., 1928; М а й-з е л ь С., Основы рационального освещения, M., 1929. Гу сев Н. и Шафранов, Проект норм естественного освещения промзданий и руководство по проектированию верхнего света, «Проектирование и стандартизация в строительстве», М., 1932, 2—3; Гершун А., Расчет естественного освещения, «Труды государств, оптического ин-та», Л., 1929; Ляборинский, Графический расчет естественного освещения заводских зданий, «Техника и производство», 1927, 8—9; Захаров Ф., О проектировании и о строительном оборудовании промышленных гигантов, «Вестник инженеров и техников», 1932, S; Ketchum М., The Design of Steel Mill-buildings, N. Ύ., 1929. Ε. Штамм.