Устройства для верхнего освещения и аэрации. Классификация фонарей. Конструкции световых, светоаэрационных и аэрационный фонарей.

Назначение и типы световых фонарей. В покрытиях зданий предусмат­ривают специальные проемы с остекленными надстройками - световые фонари. Наряду с освещением эти фонари служат целям воздухообмена в помещениях, вследствие чего их называют светоаэрационными.

Фонари подразделяют:

- Прямоугольные фонари (а), имеющие верти­кальное остекление, отличаются незначительной инсоляцией и загрязняемостью; они более водонепроницаемы и удобны в очистке, нежели фонари с наклонным остеклением. Такие фонари просты в устройстве и надежны в эксплуатации.

Недостаток прямоугольных фонарей — относительно малая светоактивность.

- В трапециевидных фонарях (б, в) остекление расположено к горизонту под углом 70—80°, поэтому они обладают хорошей светоактивностью. Однако значительная инсоляция, повышен­ная загрязняемость, возможность протекания при открытых переплетах и усложненное конструктивное решение ограничивают применение тра­пециевидных фонарей.

- Треугольные фонари (г) имеют профили тре­угольников с наклоном остекленных поверхностей к горизонту в 45°. Их применяют лишь для целей освещения, т. е. устраивают с глухим остек­лением.

- Фонари М-образные (д) устраивают с верти­кальным и наклонным остеклением и для них характерны преимущества и недостатки фонарей, рассмотренных выше. Их применяют преимуще­ственно в зданиях с производствами, требующими интенсивного возду­хообмена.

- Шедовые фонари (e), как и М-образные, устраи­вают с вертикальным или наклонным остеклением, как правило, ориен­тированным на северную часть небосвода. Такие фонари изолируют помещения от прямых солнечных лучей, создают равномерное и рас­сеянное освещение, однако для устройства их требуются сложные и трудно поддающиеся типизации конструкции.

Рассмотренные традиционные типы фонарей при современных ус­ловиях строительства и высоких требованиях к эстетике интерьера и микроклимату помещений имеют существенные недостатки. В частности, они недостаточно светоактивны, многодельны, отличаются большой ме­таллоемкостью, имеют негерметичную конструкцию, осложняют созда­ние в помещениях требуемого санитарно-гигиенического режима и не­экономичны в эксплуатации. Кроме того, такие фонари задерживают много снега на крышах зданий.

- Более совершенная конструкция зенитных фонарей (ж — и), имеющих светопрозрачные поверхности в плоскости по­крытия. Светопрозрачные ограждения выполняют из стеклоблоков, стек­лопластика и органического стекла. Зенитные фонари обладают высокой светоактивностью, по сравнению с прямоугольными фонарями требуют в 2 раза меньшую площадь световых проемов, обеспечивают равномерное освещение рабочих мест, имеют небольшой вес и хорошие эксплуатаци­онные качества. Недостаток зенитной конструкции фонарей — повышенная загрязняемость пылью. В фонарях со сводчатыми и купольными прозрачными элементами, обладающими хорошими аэродинамическими свойствами, эти недостатки проявляются незначительно.

Основные типы световых (светоаэрационных) фонарей:

а — прямоугольный; б, в — трапециевидные; г — треугольный; д — М-образный; е — шедовый; ж—и — зенитные

Конструкции световых и светоаэрационных фонарей. Фо­нари монтируют из несущих и ограждающих конструкций.

Фонарные панели (а) состоят из стоек, горизонтальных элементов и листовой обшивки, предусматриваемой в пределах высоты борта фонаря. Панели располагают в плоскостях остекления фонаря и опирают на стропильные конструкции; верхними горизонтальными опо­рами служат фонарные фермы и панели торцов фонарей. Вне зависи­мости от шага стропильных конструкций (6 или 12 м) номинальная длина панелей принята равной 12 м.

Фонарные фермы и панели торцов фонарей (б, в) ус­танавливают над стропильными конструкциями. Они имеют ширину 6 и 12 м и состоят из системы стоек, горизонтальных элементов и рас­косов.

Несущие конструкции фонарей изготовляют из холодногнутых или горячекатаных швеллеров и уголков. Крепят их к фермам и балкам покрытия болтами и сваркой.

Ограждение прямоугольного фонаря состоит из по­крытия, бортовых элементов, остекленных поверхностей и торцовых сте­нок. Покрытие фонаря имеет конструкцию, аналогичную покрытию це­ха. Карниз при покрытии из профилированного настила делают из стального швеллера или деревянных брусков, а при покры­тии из железобетонных плит — из асбестоцементных панелей. Покрытие принимают с наружным водоотводом и уклоном 1, 5% вне зависимости от уклона стропильных конструкций. Борты фонарей утепляют фибролитом или другим эффективным ма­териалом. Снаружи утеплитель защищают асбестоцементными или стальными волнистыми листами или же водоизоляционным ковром и стальным фартуком. Торцовые стенки фонарей вы­полняют из профилированных настилов, стальных и асбестоцементных волнистых листов с утеплителем. Торцовые стенки целесообразно ос­теклять.

Остекление прямоугольных фонарей монтируют в стальные пере­плеты. Переплеты навешивают на фонарные панели с по­мощью шарниров, допускающих открывание на угол до 70°. Открывают переплеты с помощью специальных механизмов. Заполняют переплеты обычным или армированным стеклом. Стекла ставят на замазке или резиновых прокладках и крепят кляммерами.

Пространственную устойчивость фонарей обеспечивают горизон­тальные связи по верху фонарей, воспринимающие продольные усилия от ветровой нагрузки, и вертикальные связи между фонарными фер­мами, передающие усилия с горизонтальных связей на диск покрытия по стропильным фермам.

Схемы стальных конструкций прямоугольного фонаря:

а- панель фонаря; б- фермы фонарей; в- панели торцов; г - переплет; 1- ось узла стропильной фермы, 2-панель; 3 - монорельс; 4 - резиновый профиль; 5-таврик № 4 5; 6- кляммера

Конструкции трапециевидных и треугольных фонарей мало отлича­ются от прямоугольных, но имеют более сложные сопряжения отдель­ных элементов.

Шедовые фонари, как правило, входят в основную кон­струкцию покрытия, образуя его зубчатый.профиль. Несущими кон­струкциями шедовых фонарей являются стропильные фермы, разме­щаемые в плоскостях вертикального или наклонного остекления. Для ограждения глухих участков применяют железобетонные плиты или скорлупы, опирающиеся одним концом на верхний, а другим — на ниж­ний пояс ферм.

Конструкции зенитных фонарей выполня­ют со светопропускающими элементами из органического стекла, стек­лопластика, стеклопакетов, профильного стекла и стеклоблоков.

Зенитные фонари с применением оргстекла под­разделяют на точечные и панельные. Фонарь состоит из металлического стакана, опорной деревянной рамы и светопропускающих элементов. Стаканы выполняют из листовой стали толщиной 2—3 мм и крепят к железобетонным плитам покрытия дюбе­лями. Боковые грани стаканов для повышения светоактивности фона­рей устанавливают наклонно и окрашивают в белый цвет. Опорные ра­мы, являющиеся основанием для светопропускающих элементов, изго­товляют из антисептированной древесины.

Для лучшего самоочищения от пыли и снега и большей прочности остекленным поверхностям придают купольную форму. В панельных фо­нарях свегопрозрачный колпак монтируют из рядовых и торцовых секций, соединенных между собой с помощью накладок из оргстекла. В зависи­мости от теплотехнических условий купола могут быть одно-, двух- и трехслойными. Крепят купола к опорной раме шурупами с колпачками через уп­лотняющие прокладки. Места примыкания кровельного ковра к фона­рям защищают оцинкованной сталью. Если необходимо использовать зенитные фонари для аэрации, купола устраивают открывающимися.

В отапливаемых зданиях с покрытием из стального профилирован­ного настила зенитные фонари можно устраивать из стеклопакетов.

Зенитные точечные фонари из органического стекла:

а-точечного типа; /-плита покрытия; 2 - герметик; 3 - стальной стакан;

4-двухслойный купол из оргстекла; 5 — колпачок; 6 — опорная деревянная рама; 7 — оцинкованнаякровельная сталь;

Зенитный панельный фонарь из органического стекла

Фонарь из стеклопакетов

1 — прогон; 2 —профилированный настил; 3 — фартук; 4 — утеп­литель; 5 — стакан фонаря; 6 — стеклопакет; 7 — резиновый уплотнитель; 8 — фольга; 9 — при­жимной элемент; 10 — защитная сетка; 11 — мастика; 12 — нащельник; 13 — переплет;

Для целей аэрации, особенно зданий с нормальным температурно-влажностным режимом, часто используют обычные световые фонари с открывающимися пере­плетами. Возможность задувания ветром этих фонарей может снижать требуемую кратность воздухообмена и даже возвращать загрязненный воздух в рабочую зону помещения.

При расположении прямоугольных фонарей в одном уровне они вза­имно защищают друг друга от задувания ветром, направленным под углом 90° к продольным осям фонарей.

Такие фонари считаются неза­дуваемыми, если между высотой фонаря h_c, высотой ска­та его кровли Δ и шириной межфонарного пространства существует со­отношение

l≤ 5 (h_c + Δ). При этом наружные открытые проемы край­них фонарей будут задуваться.

Незадуваемыми являются фонари шириной 6 и 12 м при пролетах зданий 18 и 24 м.

Прямоугольные фонари при вышеуказанных соотношениях размеров также не задуваются, если направление ветра составляет с продоль­ной осью фонарей 0°. Если же этот угол составляет от 30 до 60°, то проемы, прилегающие к торцам фонарей, частично задуваются. Незадуваемость обычных фонарей можно обеспечить регулирова­нием наветренных и подветренных переплетов с учетом направления и скорости ветра. При закрытых наветренных и открытых подветренных переплетах фонарь работает как незадуваемый.

Для целей аэрации можно использовать и зенитные фонари. В та­ких фонарях светопрозрачные колпаки устраивают открывающимися или в стаканной части предусматривают щели с регулируемыми жа­люзи.

Незадуваемые аэрационные фонари. Для естественного воздухооб­мена в зданиях с большими выделениями производственного тепла. Фонари имеют с обеих сторон ветрозащит­ные панели поворотного типа, обеспечивающие его незадуваемость. Нижнеподвесные ветрозащитные панели укреплены внизу на консолях рам. Поворот панелей позволяет регулировать количество выходящего нз цеха воздуха. В теплое время года панели открывают максимально (на 40° от вертикали), а в холодное —на меньший угол или полностью притворяют.

Фонарь Гипромеза (г) используют только для аэрации. Незадуваемость фонаря обеспечивается его формой попереч­ного сечения. Интенсивность вытяжки через фонарь регулируют по­средством клапанов их двух плоскостей. Атмосферные осадки, попада­ющие внутрь фонаря, отводятся на крышу здания по наклонным по­верхностям через щели у основания фонаря.

Фонарь системы Батурина (д) относится к категории светоаэрационных. Он состоит из двух частей, причем на­ружные боковые плоскости имеют глухое остекление, а внутренние обо­рудованы управляемыми жалюзийными решетками. Фонарь устраивают с разрывами по длине, а торцы частей ограждают перегородками. При любом направлении ветра стенки фонаря и поперечные перегородки отражают набегающие потоки воздуха, создавая разрежение в межфер­менном пространстве.

Аэрационные и светоаэрационные фонари (разрезы):

а — световой фонарь с ветрозащитными панелями; б — фонарь КТИС; в — фонарь ПСК-2; г — фонарь Гипромеза; д — фонарь Батурина; / — ветрозащитная панель; 2 — клапаны; 3 — жалюзи; 4 — глухое остекление