Обеспечение нормированных условий естественного освещения жилых зданий вуплотненной городской застройке

УДК 72.01

СЛУКИН В. М., СМИРНОВ Л. Н.

Обеспечение нормированных условий естественного освещения жилых зданий в уплотненной городской застройке

В статье рассматриваются вопросы обеспечения нормируемых показателей естественного освещения в жилых и офисных помещениях в условиях все уплотняющейся городской застройки с преобладанием высотных объемов. На примере экспериментальных объемно-пространственных моделей участков уплотненной застройки территории кварталов исследуется влияние затеняющих зданий, их пространственных габаритов и цветовой отделки фасадов на параметры естественной освещенности помещений.

«3»

til

Слукин

Всеволод Михайлович

кандидат технических наук, профессор УралГАХА, Заслуженный работник культуры РФ

Смирнов

Леонид Николаевич

кандидат архитектуры, профессор УралГАХА, Заслуженный работник высшей школы РФ.

е-та1!:есо!оду@изааа.ги

Ключевые слова: уплотненная застройка кварталов, экспериментальная объемно-пространственная модель, экранирующие помещения, коэффициент естественной освещенности.

SLUKIN V. M, SMIRNOV L. N.

ENSURE THE NORMALIZED CONDITIONS OF NATURAL ILLUMINATION OF RESIDENTIAL BUILDINGS IN COMPACTED URBAN DEVELOPMENT

In this article the authors examine issues of standardized indicators of natural lighting in homes and offices in all sealing of urban development, with a predominance of tall volumes. On the example of the experimental three-dimensional models of sections of compacted area development districts the authors examine the influence of shading of buildings.

Keywords: compacted building blocks, an experimental three-dimensional model, screening room, daylight factor.

Современная застройка городских пространств имеет ряд особенностей, которые отличаются от градостроительной архитектуры прошлого. Территории внутри городов освобождаются от старых промышленных предприятий, а также от ветхой и малоэтажной застройки середины XX в. На местах снесенной застройки, не относящейся к историко-культурному наследию, воплощаются современные проекты многоэтажных зданий и комплексов, объекты точечной застройки в существующих жилых кварталах. Архитектура зданий жилой и общественной среды приобретает новые черты: увеличивается этажность, изменяются геометрия зданий и объемно-пространственные решения застройки квартала, а современная отделка фасадов придает возведенным зданиям новый, современный облик.

Наряду с безусловно положительными явлениями, происходящими в современной городской застройке, отмечаются явно отрицательные. Нехватка площадей в центрах городов для нового строительства при постоянном удорожании земли вызывает необходимость уплот-

нения застройки и увеличения строительства многоэтажных зданий. Это приводит к целому ряду негативных последствий: появлению во внутриквартальных пространствах стихийных автомобильных стоянок, увеличению нагрузки на инженерные сети, уменьшению площади дворовых пространств, детских и спортивных площадок, территорий, предназначенных для озеленения и отдыха жителей. За всем этим стоит ухудшение многих экологических параметров отдельных городских кварталов. Но наиболее существенным недостатком уплотненной застройки является нарушение нормативных показателей естественного освещения и инсоляции жилых помещений, определяющих качество жизни горожан и их состояние здоровья.

С конца 1980-х гг. специалистами, с учетом роста повышения этажности в городах, проводилась подготовка СНиП-23-05-95. В методике этого нормативного документа расчет коэффициента естественного освещения (КЕО) при боковом освещении проводился по формуле:

< = К Ъ + Г1 Т0/КЗ

© Слукин В. М., Смирнов Л. Н., 2011

75

Строительные науки

Коэффициент г1, учитывающий отраженную составляющую света внутри помещения, содержал в себе также действие некоторой части отраженного света от противостоящих зданий. Коэффициент К учитывал дополнительную часть отраженного света от фасада противостоящего здания. Для жилых кварталов с параллельно расположенными зданиями одинаковой этажности (от 5 до 9 этажей) такой расчет естественного освещения помещений в 1970—1980-е гг. удовлетворял нормативным требованиям. Стоит подчеркнуть, что СНиП-23-05-95 вышел в середине 1990-х гг., когда уже получило бурное развитие высотное строительство и появилась тенденция к уплотнению городской застройки. Изменение практики проектирования этажности жилых и общественных зданий, их форм и конфигурации в рыночных условиях и при современных тенденциях стремления к высотному строительству вызвало необходимость формирования новой методики при проектировании нормируемых параметров естественного освещения помещений. Так как с уплотнением городской застройки городов и повышением этажности до 25—30 этажей и более методика расчета КЕО перестала обеспечивать необходимую достоверность расчетов, и назрела необходимость ее дальнейшего совершенствования. Наиболее важным для более точного расчета становится учет отраженной составляющей естественного света от больших плоскостей фасадов многоэтажных зданий, от их изогнутости или изломанности в плане, от показателей отражающей способности материалов фасадов. Новая методика расчетов КЕО в уплотненной застройке частично была изложена в Своде правил СП-23-102-2003, появившемся к середине 2000-х гг., и учитывала отраженную составляющую от больших по площади фасадов зданий, экранирующих естественный свет неба.

Например, расчет КЕО при проектировании площади оконных проемов при боковом освещении предлагается производить по формуле:

£т Ъ + 1М £3д вф1 Кзд) го Т/Кз?

в которую разработчики норм ввели, в частности, следующие коэффициенты: М — число участков фасадов зданий противостоящей застройки, видимых через световой проем из расчетной точки; вф. — средняя яркость >-го участка экранирующего здания, расположенного параллельно исследуемому зданию; К — коэффициент, учитывающий изменения внутренней отраженной составляющей КЕО в по-

мещении при наличии противостоящих зданий. В СП-23-102-2003 даны рисунки, схемы и таблицы, позволяющие рассчитать КЕО в помещениях, расположенных напротив высоких зданий, частично заслоняющих собой естественный свет неба, но достаточно удаленных от существующей застройки.

Натурные обследования уплотнений городской застройки г. Екатеринбурга, проведенные авторами, показали, что в структуре жилых кварталов в последние годы воздвигнуты высотные здания, расположенные под разными углами или почти впритык к фасадам и торцам пяти- и девятиэтажных эксплуатирующихся зданий.

Следует отметить, что методика расчета КЕО по СП-23-102-2003 не позволяет с большой точностью учесть разнообразные реальные схемы уплотненной городской застройки. В СП даны примеры расчетов КЕО в основном для параллельно расположенных противостоящих зданий. Пока еще нет в специальной литературе методики расчета отраженной составляющей от объектов в тех случаях, когда экранирующие здания имеют фасады криволинейной формы или круглые в плане, а также расположенные под разными углами к существующим сооружениям.

Для оценки фактора влияния уплотненной городской застройки на параметры естественной освещенности жилых помещений нами были взяты для исследования несколько нестандартных объемно-пространственных моделей, имитирующих реальные примеры городской среды.

Рассмотрим одну из исследуемых моделей. За основу взят элемент застройки в г. Екатеринбурге, где проектируемые здания расположены под углом к существующим объемам (Иллюстрация 1). Цель исследования: произвести расчет коэффициентов естественной освещенности в квартирах проектируемых жилых 6-этажных зданий, экранированных расположенными под углом к ним 12-этажными существующими объемами, а также сравнить полученное значение КЕО с нормируемыми параметрами на основании СанПиН 2.2.1./2.1.1.1278-03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий».

Расчет выполнялся с помощью программы СИТИС: Солярис 4.15, которая реализует методику СП-23-102-2003 «Естественное освещение жилых и общественных зданий». Программа сертифицирована Госстроем России, № 0543014.

Основные данные для расчета:

• модель застройки расположена на территории Свердловской области (первая группа административных районов РФ). Количество этажей в проектируемых зданиях составляет 6. Количество квартир для расчета — 18. Высота здания —19,5 м. Исследованные жилые помещения размещены равномерно по длине здания. Фасады проектируемых зданий приняты гладкими, без выступающих и западающих частей и элементов декора. Глубина жилых комнат составляет 6.0 м. Размеры окна 2.40 х 1.80 м. Стекла в свето-проемах квартир приняты листовыми двойными. Переплеты окон деревянные спаренные. Толщина стены 0.6 м;

• расположение расчетных точек в помещении. На плоскости пола: первая в 1.0 м от противоположной стены (согласно СНИП 23-05-95), вторая в 2.5 м от стены. Обе точки находятся в центре помещения по оси светопроема;

• средневзвешенный коэффициент отражения пола, стен, потолка помещений равен: рП= 0.5. В исследовании величины КЕО в помещениях для расчета принято 108 точек.

В исследуемой модели приняты следующие средневзвешенные коэффициенты отражения отделки фасадов существующих экранирующих 16-этажных зданий, учитывающие наличие 30% остекленных проемов. Вариант 1: рф = 0.3 (серый офактуренный бетон); вариант 2: рф = 0.4 (светло-серая фасадная краска). Результаты расчета КЕО в проектируемых зданиях модели даны на Иллюстрациях 2, 3.

На основании анализа исследования экспериментальной модели можно сделать следующие выводы:

1 Расчет величины КЕО в помещениях, произведенный по программному продукту СИТИС: Солярис 4.15 м и вручную по методике СП 23-102-2003, показал, что при сравнении полученных результатов имеют место погрешности. Это связано в первую очередь с тем, что в соответствии с методикой СП расчетов КЕО при наличии проектируемых противостоящих затеняющих зданий, расположенных под углом к исследуемому зданию, их необходимо приводить к эквивалентной схеме, т. е. сделать фасады зданий параллельно расположенными относительно друг друга (СП 23-102-2003). Это приводит в расчетах к уменьшению отраженной составляющей от фасадов затеняю-

Иллюстрация 1. Объемно-пространственная модель уплотненной застройки с расположением окон исследуемых помещений

щих здания, а значит, уменьшению значения КЕО в помещениях проектируемого здания.

2 В ходе исследования наблюдается зависимость величины параметров КЕО при удалении или приближении участков фасада проектируемого здания к существующим объемам застройки при различной цветовой отделке фасадов (см. Иллюстрации 2, 3).

3 Расположение проектируемых зданий под углом к существующим затеняющим объемам в условиях уплотненной застройки по данным рассмотренной модели возможно при увеличении минимальных разрывов между ними более 10 м, светло-серой окраске фасадов рф > 0.4 м и высоте экранирующих зданий от 27 до 30 м.

4 Необходимо совершенствовать методику расчета, изложенную в СП, потому что существующая методика при определении коэффициентов, учитывающих относительную яркость фасадов противостоящих зданий (вф) в плотной застройке, не учитывает высоту здания, на этажах которого находятся рассчитываемые помещения, так как затенение зданием влияет на яркость участков фасадов противостоящего здания, расположенного под углом.

Заключение

Жилая застройка в центрах городов-миллионников постоянно уплотняется. Прямой, биологически ценный, естественный свет от неба в этих условиях все реже попадает в жилые помещения, затеняемые противостоящими многоэтажными зданиями. В этих условиях жилые помещения все в большей степени освещаются отраженным светом от противоположных зданий. Усиливающаяся в последнее время тенденция колористического решения фасадов с использованием стекла современных строящихся зданий ведет к постоянному снижению КЕО при боковом одностороннем освещении в жилых помещениях. Это свидетельствует о том, что КЕО в глубине этих помещений во многих случаях будет ниже нормируемых показателей. В этих условиях могут быть предложены несколько вариантов решения проблемы:

• увеличение площади светопроемов нижних этажей зданий, что не всегда является возможным при ограниченной высоте и ширине помещений;

• снижение нормируемой величины КЕО;

• введение в СНиП совмещенного освещения жилых помещений, т. е. недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным;

• требовать при разработке архитектурных проектов затеняющих зданий закладывать в отделку фасадов их нижнего пояса (от 5 до 7 этажей) материалы, имеющие светлую отделку или окраску со средневзвешенным коэффициентом отражения: рф = 0.6—0.7.

Иллюстрация 2. Схема расположения точек расчета, в которых КЕО ниже нормы, р = 0,3

Иллюстрация 3. Схема расположения точек расчета, в которых КЕО ниже нормы, р = 0,4

В любом случае, уже давно архитекторам страны нужны новые разработанные специалистами Свод правил и СанПиН, в которых должны быть показаны характерные схемы оптимального объемно-планировочного решения уплотненной застройки с пояснением по их расчету и проектированию, а так же рекомендации по обеспечению нормированных параметров естественной освещенности жилых помещений.

Список использованной литературы

1 НиП 23-05-95.

2 СП 23-102-2003.

3 СанПиН 2.2.1/2.1.11278-03.

4 Слукин В. М., Смирнов Л. Н. Проектирование световой среды интерьеров жилых и общественных зданий // учебное пособие. Екатеринбург, 2008.

5 Щепетков Н. И. О некоторых недостатках норм и методик расчета инсоляции и естественного освещения // Светотехника. 2007. № 5.

6 Слукин В. М., Симакова Е. С. Проблемы естественного освещения помещений в уплотненной городской застройке // Академический вестник УралНИИпроект РААСН. 2010. № 2. С. 56.