Рекомендовано к изданию решением секции ограждающих конструкций научно-технического совета ЦНИИПромзданий.

Содержит материалы по применению прямоугольных светоаэрационных и зенитных фонарей в производственных зданиях и технико-экономической оценке их эффективности.

Для работников проектных и строительных организаций, научно-исследовательских и учебных институтов.

Табл. 19, ил. 11.

Разработано на основе результатов научно-исследовательских и проектно-экспериментальных работ, выполненных ЦНИИПромзданий, НИИСФ, ГПИ Сантехпроект, ГПИ Тяжпромэлектропроект и другими организациями.

Составлено кандидатами техн. наук Ю.П. Александровым и Т.И. Смирновой.

1.1. Настоящее руководство следует использовать при применении прямоугольных светоаэрационных и зенитных фонарей для освещения и вентиляции или только освещения производственных зданий различного назначения.

1.2. Конструкции фонарей при проектировании производственных зданий следует выбирать в соответствии с рекомендациями настоящего Руководства, учитывая при этом требования действующих стандартов, а также нормативных документов, утвержденных или согласованных Госстроем СССР.

Прямоугольные светоаэрационные и зенитные фонари могут применяться в производственных зданиях с покрытиями из железобетонных или легких металлических конструкций.

2.1. При проектировании зданий выбор типов фонарей, параметров их конструкций, материалов светопропускающего заполнения, а также определение необходимой общей площади световых и аэрационных проемов и способов расположения фонарей в покрытии следует производить на основании настоящего Руководства, обеспечивая при этом:

требуемые для данного производства условия зрительной работы (пп. 2.16 - 2.21 настоящего Руководства);

требуемые прочностные качества конструкции;

требуемые теплотехнические качества (пп. 2.22 - 2.27);

необходимый воздухообмен через светоаэрационные фонари (пп. 2.28 - 2.31);

защиту помещений от вредного воздействия солнечной радиации (пп. 2.32, 2.33);

пожарную безопасность (пп. 2.34 - 2.41);

художественную выразительность интерьеров;

удобство и безопасность обслуживания конструкций;

экономическую эффективность решений (пп. 2.42 и 2.43).

Типы и координационные размеры фонарей, рекомендуемых для применения в производственных зданиях, приведены в табл. 1.

2.2. Одноярусные прямоугольные светоаэрационные фонари шириной 6 м следует, как правило, применять в помещениях производственных зданий с пролетами шириной 18 м, а фонари шириной 12 м - в зданиях с пролетами шириной 24 м, если суммарные избытки тепла, образующиеся от технологических процессов и поступлений от солнечной радиации (см. п. 2.30), составляют от 20 до 100 ккал/(м³·ч) [от 84 до 420 кДж/(м³·ч)]. Фонари шириной 12 м могут применяться в зданиях с шириной пролетов 30, 36 и 42 м, в которых суммарные избытки тепла составляют от 20 до 60 ккал/(м³·ч) [от 84 до 252 кДж/(м³·ч)].

Светоаэрационные прямоугольные фонари с двумя ярусами переплетов следует применить, как правило, в неотапливаемых производственных зданиях с пролетами шириной 24, 30, 36 и 42 м, если суммарные избытки тепла составляют от 60 до 100 ккал/(м³·ч), [от 252 до 420 кДж/(м³·ч)].

В зданиях, где суммарные избытки тепла превышают указанные выше значения, следует применять аэрационные фонари.

2.3. Зенитные фонари следует, как правило, применять в помещениях с нормальным температурно-влажностным режимом, в которых суммарные избытки тепла составляют до 20 ккал/(м³·ч) [84 кДж/(м³·ч)] и технологические выделения пыли, копоти и других аэрозолей не превышают 10 мг/м³.

Число слоев светопропускающего заполнения зенитных фонарей должно приниматься в соответствии с указаниями пп. 2.23 - 2.25.

2.4. Прямоугольные светоаэрационные одноярусные фонари шириной 6 и 12 м могут применяться в помещениях с суммарными избытками тепла до 20 ккал/м³·ч [84 кДж/м³·ч] при соответствующем технико-экономическом обосновании.

2.5. Прямоугольные светоаэрационные фонари рекомендуется проектировать, как правило, длиной не более 84 м. Расстояния между торцами фонарей, а также до наружных стен или до стен в местах перепада высот здания, должны приниматься равными шагу стропильных конструкций.

2.6. Для остекления прямоугольных светоаэрационных фонарей следует, как правило, применять оконное стекло. Толщина стекла принимается по расчету, но не менее 4 мм. Крепление стекол в переплетах фонарей должно предусматриваться на упругих прокладках.

2.7. Для устройства светопропускающих заполнений зенитных фонарей может применяться стекло листовое оконное, витринное, теплозащитное, профильное, клееные стеклопакеты, а также изделия из полимерных материалов в виде куполов, сводов и панелей. Уклон элементов светопропускающего заполнения фонарей из листового стекла или изделий из него рекомендуется принимать равным 12° к горизонту.

Элементы светопропускающего заполнения рекомендуется крепить в конструкциях фонарей через эластичные прокладки. Стыки между элементами светопропускающего заполнения должны располагаться вдоль ската и перекрываться нащельниками, закрепляемыми со стороны кровли. При этом должны быть обеспечены свободные температурные деформации отдельных элементов фонарей. Для уплотнения стыков в конструкциях фонарей могут применяться различные виды листовой резины, резиновые профили, пороизол, гернит. Стыки между элементами светопропускающего заполнения рекомендуется герметизировать мастиками. Прокладки, уплотнители и герметики необходимо защищать от прямого солнечного облучения.

2.8. Для изготовления опорных контуров зенитных фонарей могут использоваться: листовая сталь, асбестовые листы, дерево, полимерные материалы. Стенки опорных контуров со стороны помещения рекомендуется отделывать материалами, имеющими коэффициент отражения не менее 0,7. Опорные контуры должны возвышаться над кровлей не менее чем на 0,3 м.

2.9. При применении в качестве светопропускающего заполнения зенитных фонарей силикатного стекла или изделий из него рекомендуется предусматривать устройство под всей плоскостью остекления металлической защитной сетки. Длина стороны ячейки защитной сетки и ширина зазора между контуром сетки и примыкающими элементами покрытия не должны превышать 50 мм.

В прямоугольных светоаэрационных фонарях защитную сетку следует устраивать в плоскости несущих стоек на высоту не менее 1/3 высоты светового проема.

2.10. Для освещения помещений высотой до низа несущих конструкций H_н <= 6 м следует применять зенитные фонари с площадью световых проемов до 3 м². Зенитные фонари с большей площадью световых проемов рекомендуется применять для освещения помещений, имеющих высоту свыше 6 м.

2.11. При соответствующем технико-экономическом обосновании и обеспечении незадуваемости проемов зенитные фонари могут использоваться для вентиляции производственных помещений.

2.12. Фонари, используемые для вентиляции помещений, должны быть оборудованы механизмами открывания с дистанционным управлением из помещения. В зданиях, строящихся в районах с устойчивыми погодными условиями (Средняя Азия и др.), фонари разрешается открывать вручную с фиксацией светопропускающего заполнения специальными приспособлениями.

2.13. В неотапливаемых зданиях с кровлей из волнистых асбестоцементных или профилированных металлических листов для устройства естественного освещения помещений могут (при соблюдении соответствующих правил пожарной безопасности) применяться светопропускающие вставки из стеклопластиков или других полимерных материалов с размерами и формой поперечного сечения, соответствующими размерам и форме основных материалов кровли.

2.14. В помещениях с подвесными потолками при устройстве естественного освещения с помощью зенитных фонарей следует применять световые шахты. Для отделки внутренних поверхностей шахт рекомендуется использовать материалы с коэффициентом отражения не ниже 0,7. Стенки шахт можно применять наклонными. Угол наклона стенок к вертикали должен быть не более 30°.

2.15. В помещениях, где по условиям технологического процесса требуется обеспечение постоянного уровня и направленности светового потока в рабочей зоне, рекомендуется предусматривать устройства для автоматического регулирования освещенности.

2.16. Фонари могут применяться для устройства естественного или совмещенного освещения помещений производственных зданий.

2.17. Применение фонарей для устройства совмещенного освещения согласно главе СНиП II-4-79 "Естественное и искусственное освещение" допускается предусматривать:

а) в производственных помещениях, в которых выполняются зрительные работы I и II разрядов (см. табл. 2);

б) в производственных и других помещениях в случаях, когда по условиям технологии, организации производства или климатическим особенностям в месте строительства требуются объемно-планировочные решения, которые не позволяют обеспечить нормированные значения КЕО;

в) в соответствии с нормативными документами по строительному проектированию зданий и сооружений отдельных отраслей промышленности, утвержденными в установленном порядке.

2.18. При проектировании естественного или совмещенного освещения нормированное значение коэффициента естественной освещенности (КЕО), e_н, следует принимать по табл. 2.

В помещениях зданий, где выполняются зрительные работы I - II разрядов, а также в помещениях зданий, строящихся в Северной строительно-климатической зоне, в которых выполняются зрительные работы I - VII разрядов, допускается при проектировании совмещенного освещения снижать приведенные в табл. 2 нормированные значения КЕО для совмещенного освещения до величин, указанных в табл. 3.

2.19. Совмещенное освещение следует проектировать с учетом требований обеспечения ультрафиолетового облучения согласно Санитарным нормам проектирования промышленных предприятий.

Примечание. В таблице приведены нормированные значения КЕО для зданий, расположенных в III поясе светового климата СССР (рис. 1). Для зданий, расположенных в I, II, IV и V поясах светового климата, значения e_н определяются по формуле

где - значение КЕО, принимаемое по табл. 2

m и C - соответственно коэффициенты светового климата и солнечности, принимаемые по табл. 4.

2.20. Ориентировочно среднее (расчетное) значение КЕО на условной рабочей поверхности в многопролетных производственных зданиях, e_ср, в зависимости от конструктивного решения и площади остекления фонаря, ширины пролета и высоты помещения может быть определено по графикам, указанным на рис. 2 и 3 или по формуле, приведенной в прил. 1 настоящего Руководства.

Среднее значение КЕО не должно превышать следующие допустимые пределы

2.21. Неравномерность естественного освещения (e_ср:e_мин) в производственных помещениях, где выполняются зрительные работы I - VI разрядов, не должна превышать 3:1. В помещениях, где выполняются зрительные работы VII и VIII разрядов, неравномерность естественного освещения не нормируется.

2.22. Конструктивное решение фонарей должно обеспечивать необходимые сопротивления теплопередаче и воздухопроницанию.

2.23. Сопротивление теплопередаче светопропускающего заполнения проемов фонарей R_о должно быть не менее требуемого , устанавливаемого главой СНиП II-3-79 "Строительная теплотехника" в зависимости от разности температур внутреннего и наружного воздуха.

2.24. Требуемое сопротивление теплопередаче светопропускающего заполнения проемов фонарей, применяемых в отапливаемых зданиях, в зависимости от разности температур внутреннего и наружного воздуха следует принимать по табл. 5.

Примечание. В неотапливаемых производственных помещениях значения для светопропускающих заполнений проемов фонарей не нормируются.

2.25. Сопротивление теплопередаче светопропускающего заполнения R_о фонарей, выполненных в металлических переплетах, в зависимости от конструктивного решения следует принимать по табл. 6.

2.26. Сопротивление воздухопроницанию фонарей R_и должно быть не менее требуемого (табл. 7), устанавливаемого главой СНиП II-3-79 в зависимости от особенностей производственной среды помещений.

2.27. Сопротивление воздухопроницанию заполнений световых проемов фонарей в зависимости от их вида следует принимать по табл. 8.

2.28. Проектирование фонарей, используемых для вентиляции помещений, рекомендуется производить с учетом обеспечения требуемого воздухообмена и их незадуваемости в соответствии с указаниями пп. 2.29 - 2.31.

2.29. Для обеспечения требуемого воздухообмена выбор ширины прямоугольных светоаэрационных фонарей и числа ярусов переплетов следует производить в зависимости от суммарных избытков тепла в помещениях Q и в соответствии с п. 2.2.

2.30. Суммарные избытки тепла Q, ккал/(м³·ч), поступающего от производственных процессов Q_п и солнечной радиации, проникающей через покрытия и фонари Q_сол, для помещений, освещаемых прямоугольными светоаэрационными или зенитными фонарями, могут быть приближенно определены по формуле

где q_сол - количество тепла от солнечной радиации, проникающего через фонари и покрытие здания, ккал/(м²·ч), принимаемое в зависимости от вида фонаря по графикам на рис. 4 и 5;

c - коэффициент, учитывающий неравномерность поступления тепла в рабочую зону помещений от проникающей солнечной радиации и принимаемый по табл. 9;

k - коэффициент, учитывающий снижение теплопоступлений за счет применения средств солнцезащиты. При расчетах фонарей, в которых не применяются средства солнцезащиты, коэффициент k принимается равным 1.

2.31. Для обеспечения в помещениях многопролетных зданий устойчивой вытяжной вентиляции через проемы прямоугольных светоаэрационных фонарей необходимо выполнение условия

где L_с - расстояние между фонарями (в свету), м;

H_ф - высота фонаря, м.

Если L_с > 5H_ф, то следует применять специальные устройства для обеспечения незадуваемости фонарей.

2.32. При проектировании зенитных фонарей в зданиях, строящихся в III и IV климатических районах, в помещениях с постоянным пребыванием работающих, в которых выполняются зрительные работы I - IV разрядов, следует предусматривать устройства средств солнцезащиты.

При соответствующем технико-экономическом обосновании средства солнцезащиты в зенитных фонарях могут применяться и при строительстве зданий в других климатических районах СССР.

2.33. В зенитных фонарях в качестве средств солнцезащиты могут использоваться:

опорные контуры или световые шахты;

стационарные или регулируемые жалюзи, решетки, козырьки и др.;

теплоотражающее стекло.

2.34. По условиям обеспечения пожарной безопасности зенитные фонари со светопропускающими заполнениями из сгораемых полимерных материалов (органического стекла, полиэфирных стеклопластиков, винипласта и др.) разрешается применять в зданиях не ниже 2-й степени огнестойкости, в которых размещаются производства, относимые по пожарной опасности к категориям "Г" и "Д".

2.35. Площадь элементов светопропускающего заполнения зенитных фонарей, выполняемых из сгораемых полимерных материалов, должна составлять не более 15% общей площади покрытия здания, при этом площадь светопропускающего заполнения одного фонаря не должна превышать 10 м², а его масса - 20 кг/м².

2.36. Расстояние (в свету) между зенитными фонарями со светопропускающими заполнениями из полимерных материалов следует принимать не менее 3 м при площади световых проемов до 5 м² и не менее 4,5 м при площади световых проемов более 5 м².

Примечание. При размещении в покрытии зенитных фонарей с площадью светового проема от 5 до 10 м² допускается уменьшать расстояние между фонарями в поперечном направлении до 3 м, если расстояние между фонарями в продольном направлении составляет 6 м и более. При этом через каждые четыре фонаря в поперечном направлении должны быть устроены разрывы шириной (в свету) не менее 6 м.

2.37. Зенитные фонари со светопропускающими элементами из полимерных материалов разрешается совмещать в группы, принимая их за один фонарь, причем общая площадь элементов светопропускающего заполнения этих фонарей не должна превышать 10 м². Расстояние между группами фонарей принимается в соответствии с п. 2.36 в зависимости от суммарной площади их светопропускающего заполнения.

2.38. В покрытиях с зенитными фонарями, имеющими светопропускающее заполнение из полимерных материалов, через каждые 54 м следует устраивать между фонарями противопожарные разрывы шириной не менее 6 м.

Расстояние по горизонтали от противопожарных стен до зенитных фонарей со светопропускающим заполнением из полимерных материалов должно составлять не менее 5 м.

2.39. При устройстве зенитных фонарей в покрытиях из профилированного настила, ребра которого не заполнены теплоизоляционным несгораемым материалом на всю длину, следует предусматривать по периметру фонарного проема заполнение ребер настила несгораемыми материалами (минеральной ватой и др.) на ширину 0,25 м.

2.40. При устройстве покрытий зданий с зенитными фонарями, светопропускающее заполнение которых выполняется из полимерных материалов, следует применять утеплители из несгораемых или трудносгораемых материалов. В зданиях с рулонными кровлями, имеющими уклон до 10%, необходимо предусматривать устройство защитного слоя толщиной 10 - 15 мм из гравия с зернами крупностью 5 - 10 мм.

Примечание. В покрытиях с рулонными кровлями, имеющих уклон 10% и более, где в соответствии с нормами проектирования защитный слой не устраивается, светопропускающее заполнение зенитных фонарей рекомендуется выполнять из несгораемых материалов.

2.41. При проектировании зданий с зенитными фонарями часть фонарей с общей площадью световых проемов не менее 0,2% площади пола должна быть оборудована устройствами ручного или автоматического открывания для удаления дыма из помещения в случае пожара. Такие фонари должны быть равномерно распределены по площади покрытия.

2.42. Оценку технико-экономической эффективности применения фонарей в производственных зданиях рекомендуется производить по показателям приведенных затрат и расхода тепловой и электрической энергии. Приведенные затраты учитывают единовременные капиталовложения и эксплуатационные расходы на конструкции и оборудование зданий в части, зависящей от решения освещения. При этом следует руководствоваться указаниями "Инструкции по определению экономической эффективности капитальных вложений в строительстве" (СН 423-71).

2.43. При сравнительных технико-экономических расчетах эффективности применения фонарей суммарные приведенные затраты П, руб/(м²·год), рекомендуется определять с учетом приведенных затрат на покрытие здания и фонари П_с системы отопления П_о, вентиляции П_в и искусственного освещения П_и по формуле

Расход тепловой энергии Т, ккал/(м²·год), рекомендуется определять по формуле

где ТО и ТВ - соответственно расход тепловой энергии на системы отопления и вентиляции, ккал/(м²·год).

Расход электрической энергии Э, кВт/(м²·год), рекомендуется определять по формуле

где ЭО, ЭВ и ЭИ - соответственно расход электрической энергии на системы отопления, вентиляции и искусственного освещения, кВт/(м²·год).

Примечание. Методы определения суммарных приведенных затрат и расхода тепловой и электрической энергии при применении фонарей в одноэтажных многопролетных производственных зданиях приводятся в прил. 2 и 3.

Среднее значение КЕО, e_ср, в помещениях, освещаемых фонарями, определяется согласно главы СНиП II-4-79 по формуле

где S_ф - площадь световых проемов фонарей (в свету), м²;

- общий коэффициент светопропускания заполнения проемов, определяемый по формуле

здесь - коэффициент светопропускания материала;

- коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема;

- коэффициент, учитывающий потери света при прохождении через несущие конструкции.

Значения коэффициентов , и приведены в табл. 4 настоящего приложения;

- коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах. Для фонарей без солнцезащитных устройств ;

- коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, принимаемый равным 0,9;

r₂ - коэффициент, учитывающий отраженный свет от поверхностей помещения, принимаемый по табл. 5 настоящего приложения;

K_ф - коэффициент, учитывающий отраженный свет от конструктивных элементов фонаря, принимаемый для прямоугольных светоаэрационных фонарей с вертикальным двусторонним остеклением, равным 1,2 и для зенитных фонарей - 1,1.

S_п - площадь пола помещения, м²;

K_з - коэффициент запаса, принимаемый по табл. 1 настоящего приложения;

- световая характеристика фонаря, принимаемая по табл. 2 и 3 настоящего приложения;

--------------------------------

<*> l_п - длина помещения вдоль оси пролетов;

b - ширина помещения;

H_рп - высота от условной рабочей поверхности до покрытия.

Суммарные приведенные затраты П, руб./(м²·год), при сравнительной технико-экономической оценке эффективности применения фонарей в одноэтажных многопролетных производственных зданиях определяются по формуле

где

Примечание. Если разность

то при определении П_о она принимается равной нулю.

где S_п.ф - отношение площади горизонтальной проекции конструкций фонарей к площади пола зданий;

S_п.п - отношение площади горизонтальной проекции покрытия к площади пола здания;

S_о.ф - отношение общей площади остекления фонарей к площади пола здания;

И_ф - сметная стоимость фонаря, отнесенная к 1 м² горизонтальной проекции его конструкции, руб.;

И_п.п - сметная стоимость покрытия, отнесенная к 1 м² его проекции, руб.;

И_оч - стоимость очистки остекления фонаря, руб/(м²·год), принимаемая по табл. 1 настоящего приложения.

Примечания: 1. В таблице указана стоимость очистки остекления для условий эксплуатации зданий в Москве и Московской области. Для зданий, расположенных в других районах СССР, стоимость очистки остекления определяют умножением значений И_оч на коэффициент С_т, принимаемый по табл. 2 настоящего приложения.

2. Стоимость очистки остекления дана для двухсменного режима работы в помещениях. При односменной работе указанные значения следует умножать на коэффициент 0,7, а при трехсменной - на коэффициент 1,3.

--------------------------------

<1> Распределение территориальных районов СССР приведено в прил. 4.

И_э - стоимость электроэнергии, руб/(кВт·ч), принимаемая по действующим тарифам;

И_т - стоимость тепловой энергии, руб/Гкал, принимаемая по действующим тарифам;

И_в.в - стоимость устройства вытяжной вентиляции, ориентировочно принимаемая равной 0,02 руб/(м³·ч) (учитывается только в расчетах зданий с зенитными фонарями);

R_о, R_п.п - сопротивление теплопередаче соответственно светопропускающего заполнения и покрытия здания, м²·ч·°C/ккал;

В - величина, учитывающая изменение расчетной температуры внутреннего воздуха за счет избытков явного тепла, определяемая по формуле

где t_н - средняя температура наиболее холодной пятидневки, °C, принимаемая по главе II-А.6-72 СНиП "Строительная климатология и геофизика";

t_ср - средняя расчетная температура воздуха в отопительный период, принимаемая по главе СНиП II-А.6-72;

K_г - годовая продолжительность отопительного периода, сутки, принимаемая в зависимости от района строительства по главе СНиП II-А.6-72;

K_р - продолжительность рабочего времени в сутки, ч;

K_д - продолжительность работы дежурного отопления в сутки, ч;

H - высота помещения до покрытия, м;

Q - суммарные избытки тепла в помещении, ккал/(м³·ч), определяемые согласно п. 2.30;

Q_п - избытки тепла, поступающего от производственных процессов, ккал/м³·ч;

t_р - разница между температурой воздуха в рабочей зоне помещения и температурой приточного воздуха, °C. При Q <= 20 ккал/(м³·ч) t_р = 3 °C, а при Q > 20 ккал/(м³·ч) t_р = 5 °C;

z = 0,42 кВт/(м³·год) - расход электроэнергии на вытяжную вентиляцию (учитывается только в расчетах зданий со световыми зенитными фонарями);

A - расход тепловой энергии на эксплуатацию системы вентиляции здания, ккал/(м²·ч), определяемый по формуле

здесь t_в - допустимая температура воздуха в рабочей зоне, °C, принимаемая в зависимости от суммарных избытков тепла в помещении и категории работ по табл. 3 настоящего приложения;

t_в.з - средняя температура воздуха наиболее холодного периода, °C, принимаемая по главе СНиП II-А.6-72;

E - нормированный уровень искусственной освещенности, лк, принимаемый в зависимости от разряда зрительной работы по табл. 1 СНиП II-4-79;

т - время использования установок искусственного освещения, ч/год, определяемое по предложению НИИСФ по формуле

где e_ср - расчетное значение КЕО в помещении, %;

T_о - продолжительность использования установок искусственного освещения при естественном освещении, создаваемом светом полностью открытого небосвода, тыс. ч/год, принимаемая по табл. 4;

T_и - дополнительное время использования установок искусственного освещения для обеспечения КЕО, равного 1%, тыс. ч/год, принимаемое по табл. 4;

u - коэффициент, учитывающий время работы в помещении в зависимости от числа рабочих смен, принимаемый по табл. 4.

Расход тепловой энергии на здания в части, зависящей от решения освещения Т, ккал/(м²·год), определяется суммированием расхода энергии на систему отопления ТО и вентиляции ТВ и находится по формуле

где

Расход электрической энергии на здания в части, зависящей от решения освещения Э, кВт/(м²·год), определяется суммированием расхода на системы отопления ЭО, вентиляции ЭВ и искусственного освещения ЭИ и определяется по формуле

где

ЭИ = Eт (7·10^-7 + 66·10^-6).

Буквенные обозначения в формулах для определения ТО, ТВ, ЭО, ЭВ и ЭИ такие же, как обозначения в формулах для определения суммарных приведенных затрат П_о, П_в, П_и.

При расчете ЭО следует учитывать примечание, приведенное к формуле по определению П_о.