В промышленных зданиях большой ширины и длины обеспечить нормативную освещенность через боковые светопроемы (в наружных стенах) не представляется возможным. Поэтому в таких зданиях предусматривают специальные проемы с остекленными надстройками в покрытии, которые называются фонарями. Если фонари служат не только для освещения, но и для проветривания помещения, то они называются светоаэрационными.
По очертанию фонари надстроечного типа подразделяют на прямоугольные, трапециевидные, треугольные, М-образные, шедовые (рис.1).
Прямоугольные фонари просты в устройстве и надежны в эксплуатации. Они имеют вертикально расположенные остекленные поверхности в связи, с чем менее подвержены загрязнению, инсоляции и более водонепроницаемы. Они удобны в очистке. Недостатком их является малая светоактивность: при одной и той же освещенности их площадь должна быть в 1,5 раза больше, нежели площадь фонарей с наклонным остеклением (рис.1б).
В трапециевидных фонарях остекление расположено под углом 70-80 0 к горизонту (рис.1в). Эти фонари отличаются хорошей светоактивностью. Но повышенная инсоляция, загрязняемость, а также протекание при открытых переплетах и сложное конструктивное решение ограничивают их использование.
В треугольных фонарях плоскость остекления располагается под углом 45 0 к горизонту. Их проектируют только с глухими переплетами (рис.1а).
М-образные светоаэрационные фонари устраивают как с вертикальным, так и с наклонным остеклением. Применяют их в зданиях, где требуется интенсивный воздухообмен (рис.1г).
Шедовые фонари имеют вертикальное остекление и наклонное покрытие. Они хорошо изолируют помещение от прямых солнечных лучей, создают рассеянное, равномерное освещение, но сложны в устройстве и менее экономичны по сравнению с вышеприведенными фонарями (рис.1д).
Основным недостатком рассмотренных фонарей является накопление снега рядом с ними, т.е. образование, так называемых, «снеговых мешков» на кровле здания. В этом смысле более совершенной является конструкция зенитного фонаря.
Рис. 1. Фонари надстроечного типа: а – треугольный;
б – прямоугольный; в – трапециевидный;
г – М–образный; д – шедовый
В этом смысле более совершенной является конструкция зенитного фонаря. Зенитные фонари имеют светопрозрачные поверхности в плоскости покрытия. Светопрозрачные ограждения устраивают из стеклоблоков, стеклопластика и органического стекла. Зенитные фонари высокосветоактивны (по сравнению с прямоугольными надстроечного типа фонарями требуют в 2 раза меньшую площадь); обеспечивают равномерную освещенность; имеют небольшой вес и хорошие эксплуатационные качества. К их недостаткам относят повышенную загрязняемость и заносимость снегом.
Фонари надстроечного типа проектируют незадуваемыми. Длина их составляет 84 -120 м. Расстояние от торца фонаря до наружной стены, а также между торцами фонарей не должно быть менее 6 м.
На рис. 2 приведен общий вид фонаря в стальном каркасе с кровлей по стальному профилированному настилу.
Размеры и количество фонарей определяют на основе светотехнического расчета.
Унифицированные светоаэрационные фонари прямоугольного типа имеют ширину 6 м для пролетов 12 и 18 м и ширину 12 м – для пролетов 24, 30 и 36 м. Номинальная высота остекления в них принята:
— при ширине фонаря 6 м – 1х1500; 1х1750; 2х1250 мм;
— при ширине фонаря 12 м – 1х1750; 2х1250; 2х1500 мм.
Для обеспечения равномерного освещения расстояние между осями смежных фонарей должно быть:
— при прямоугольных фонарях — ≤ 3,5 Нф;
— при других типах фонарей, в том числе и зенитных — ≤ 3,5 Нф, где Нф – расстояние от рабочей плоскости до низа остекления фонаря.
Под остеклением фонарей следует предусматривать защитные металлические сетки.
Фонарь — это проем в покрытии здания, устраиваемый для освещения внутреннего пространства естественным светом и/или для организации аэрации внутреннего объема.
Принципиально различают следующие типы фонарей:
- 1) по назначению:
- — световые;
- — аэрационные;
- — светоаэрационные;
Рис. 14.1. Принципиальные типы фонарей промышленных зданий по конструктивному решению: а — фонарь-надстройка; б — зенитный фонарь
Рамные фонари
Рамный фонарь — это фонарь-надстройка над покрытием.
По функциональному назначению различают светоаэрационный фонарь и аэрационный фонарь, по
Светоаэрационный рамный фонарь — фонарь-надстройка с остекленными боковыми гранями.
Применяется, как правило, для двух целей — освещения и аэрации производственных помещений.
По силуэту поперечного профиля рамные фонари бывают П-образные, М-образные, треугольные, шедовые, трапециевидные.
Состав конструкций рамного светоаэрационного фонаря:
- 1) фонарная рама (ферма). Устанавливается на верхний пояс стропильной фермы (в их узлы). В торцах фонарей устанавливается усиленная торцевая рама;
- 2) фонарная панель. Это каркасная конструкция, состоящая из двух частей: в верхнюю часть вставляется открывающийся переплет остекления, нижняя часть закрывается глухой обшивкой и представляет собой борт фонаря, к которому крепится гидроизоляция кровли. Крепится сбоку к фонарным рамам;
- 3) связь. Устанавливается в крайних шагах фонарных рам;
- 4) торцевая панель ограждения;
- 5) покрытие фонаря (по своему составу, как правило, такое же, что и по основному полю покрытия здания);
- 6) остекление в переплетах фонарных и торцевых панелей;
- 7) ветроотражающий экран (устанавливается только в особых случаях), применяется в случае наличия сильных ветров. Представляет собой легкую каркасную конструкцию с глухой обшивкой. Устанавливается на расстоянии 1,05. 1,10 высоты фонаря (по карнизу) от его боковой грани.
По материалу все элементы каркаса фонаря всегда стальные, независимо от материала стропильных ферм.
В настоящее время применяются светоаэрационные фонари шириной 6 и 12 м. При этом выбор фонаря по ширине осуществляется в соответствии со следующим правилом: ширина фонаря должна быть не менее трети ширины пролета (например, при пролете 18 м достаточно фонаря шириной 6 м, а при пролете 24 м следует применять уже фонарь шириной 12 м).
Аэрационные фонари предназначены для обеспечения аэрации производственных помещений. В отечественной и зарубежной практике существует несколько типов светоаэрационных фонарей (аэрационный фонарь Ленпромстройпроекта и др.).
В настоящее время аэрационные фонари выходят из практического применения, поэтому в настоящем пособии не рассматриваются.
Следует заметить, что в последнее время на смену фонарям- надстройкам приходят:
- — крышные дефлекторы (аэраторы) — для обеспечения аэрации помещений;
- — зенитные фонари — для освещения рабочего пространства.
Рамные фонари оправдывают свое применение только в случаях необходимости обеспечить воздухообмен большой кратности (например, в горячих цехах с большим выделением теплоты).
Фонарями называют надстройки над проемами в покрытиях. Их устраивают в зданиях шириной 18 м и более для освещения и проветривания производственных помещений.
Фонари классифицируют по следующим признакам:
1. По назначению фонари различают на: световые с остекленными неоткрывающимися переплетами для естественного освещения; аэра- ционные (без переплетов) для вентиляции цехов с избытками тепла, выделением пыли, дыма и газа; све- тоаэрационные с открывающимися остекленными переплетами для освещения и проветривания.
2. По расположению фонари бывают: продольные, устраиваемые в большинстве современных здании; поперечные, имеющие более сложную конструкцию, чем продольные, и сравнительно редко применяемые в строительстве промышленных зданий.
3. По форме поперечного сечения фонари разделяют на: прямоугольные, наиболее простые и надежные в эксплуатации; трапециевидные с наклонными переплетами; шедовые с остеклением, обращенным на северную сторону, исключающим освещение помещении прямым солнечным светом; треугольные с глухими, обогреваемыми изнутри переплетами; зенитные с остеклением в виде светопрозрачных панелей; колпаков и сводов.
4. По характеру остекления: с одинарным или двойным остеклением.
Размеры фонарей унифицированы и согласованы с основными габаритами зданий. Высота фонарей во всех пролетах многопролетного здания проектируется одинаковой. Ширина фонарей в пролетах 12 и 18 м — 6 м, а в пролетах 24— 36 м— 12 м.
У фонарей шириной 6 м высота остекления 1X*J5 и 2×1,25, а у фонарей шириной 12 м — 1X1,75; 2X1,25; 2X1,5 м. Остекленные переплеты располагают на 300 мм выше уровня ;кровли.
По противопожарным соображениям длина фонарей ограничена 84 м. При большей длине их устраивают с разрывом не менее 6 м, и на такое же расстояние они не доходят до торцовых стен здания.
При ширине фонаря 6 м водоотвод устраивается наружным, а при ширине 12 м — внутренним.
Фонарные надстройки усложняют конструкцию покрытия, способствуют задержанию снега и повышают стоимость здания на 10—12%.
Типовые еветоаэрационныс фонари состоят из несущих и ограждающих элементов.
Несущий стальной каркас таких фонарей образует: поперечные рамы, закрепленные к верхнему поясу стропильных ферм; фонарные панели, связывающие между собой поперечные рамы; распорки, уложенные в плоскости верхнего пояса поперечных рам; крестовые связи, установленные в торцах и у деформационных швов, между поперечными рамами.
Ограждающие элементы светоаэрационных фонарей включают: бортовые панели, закрепленные к стойкам поперечных рам; остекленные стальные переплеты, подвешенные к прогонам фонарных панелей и открываемые наружу (на угол до 70*);
карнизные панели, располагаемые выше остекленной ленты переплетов;
торцовые стенки из дощатых трехслойных щитов, обшитые с двух сторон асбестоцемеитными листами;
покрытие такой же конструкции, как п остальной части здания.
Створки переплетов фонаря, объединенные в ленты длиной до 78 м, открываются механизмами рычажного типа с ручным или электрическим приводом.