» » Оптимальная площадь окон

Оптимальная площадь окон

19.04.2016

Известно, что окна оказывают существенное влияние на формирование микроклимата помещений. Динамика изменения площади остекления зданий за 10 лет, по статистическим данным, свидетельствует о том, что хотя средний процент остекления за исследуемый период имеет тенденцию к снижению, во многих объектах площадь окон в 1,5—3 раза превышает требуемую по действующим нормам «Естественное и искусственное освещение». Назначение больших площадей остекления обычно мотивируется эстетическими и архитектурно-композиционными требованиями. Ho при этом не принимается во внимание, что сметная стоимость остекленных участков стен с учетом соответствующих затрат на устройство систем отопления и вентиляции в 1,5 раза, а для некоторых районов страны в 2—3 раза превышает стоимость глухих участков. К тому же излишнее остекление ухудшает условия труда на предприятиях, приводит к чрезмерной инсоляции помещений в летний период и большим потерям тепла в зимнее время.
Анализ опыта эксплуатации производственных зданий показал, что при увеличении отношения площади окон к площади стен с 0,23 до 0,6 годовые эксплуатационные затраты на системы отопления возрастают в 1,5 раза, а расходы на устройство систем вентиляции и кондиционирования воздуха на 40—60% превышают сметную стоимость окон. Нормируемая естественная освещенность при выполнении точных зрительных работ обеспечивается лишь в зоне помещений глубиной 3—5 м, примыкающей к стенам. Поэтому при выборе системы освещения здания актуальным является установление оптимальной площади световых проемов и их требуемой теплоизолирующей способности. Вопросы экономики устройства освещения, изложенные в «Пособии по расчету естественного, искусственного и совмещенного освещения», не рассматривают ряд факторов, влияющих на оптимальную площадь оконных проемов.
В ЦНИИПромзданий на базе комплекса лабораторных и теоретических исследований разработана методика оптимизации уровня теплозащиты окон и установления оптимального отношения площади окон к площади стен в зданиях производственного и административно-бытового назначения. Оптимизация размеров световых проемов особенно существенна при проектировании производственных зданий тех отраслей промышленности, в которых по условиям технологического процесса требуется обеспечение термоконстантного режима. Методика определения эффективности бокового естественного освещения учитывает светотехнические и теплотехнические характеристики окна, лучистый теплообмен между человеком и окном, влияние нагревательных приборов на теплопотери через окна, теплоизолирующие качества глухой части стены, климатические и технологические параметры среды, а также светового климата.
Комфортность внутренней среды оценивается не только заданными параметрами температуры и скорости движения воздуха в помещении, но и допустимой температурой внутренней поверхности остекления τок.доп, при которой ограничивается интенсивность лучистого теплообмена между телом человека и окном. Сопротивление теплопередаче окна, требуемое для создания теплового комфорта, определяется по формуле
Оптимальная площадь окон

Количество слоев остекления, устанавливаемое из условия Rо.ок ф ≥ Rо.ок э, должно обеспечивать нормируемое значение уровня естественной освещенности в помещении.
Критерием оценки эффективности системы совмещенного бокового освещения является минимум приведенных затрат П. При этом единовременные затраты складываются из затрат на устройство окон Кок, глухих участков Кст, санитарно-технических систем Ксант и дополнительных устройств Кн, обеспечивающих комфорт в рабочей зоне.
Оптимальная площадь окон

Эксплуатационные (годовые) затраты включают затраты на глухую часть ограждения Эгл, окна Эок, санитарно-технические системы Эсант, системы искусственного освещения Эис и дополнительные устройства Эн, обеспечивающие комфорт в помещении:
Оптимальная площадь окон

Оптимальное соотношение площадей оконных проемов и глухих частей стен, сопротивление теплопередаче конструкций стен и окон, отвечающее минимуму приведенных затрат, определяется из условий
Оптимальная площадь окон

Расчетами, реализованными программой на ЭВМ по разработанной методике, установлены оптимальная площадь оконных проемов и количество слоев остекления для производственных и вспомогательных зданий, строящихся в различных регионах страны. Так, для условий Москвы оптимальное соотношение площади оконных проемов к глухой части стены производственных зданий с совмещенным освещением составляет 0,1—0,2. При этом применение трехслойного остекления неэффективно, несмотря на существенное снижение эксплуатационных затрат на тепло (на 30—50%), так как капитальные затраты на такое остекление значительно выше эксплуатационных.
Рациональные области применения двух- и трехслойного остекления зависят от разряда зрительных работ и требований, предъявляемых к параметрам внутреннего температурно-влажностного режима помещения. Так, при нормируемой освещенности 2% для помещений производственных зданий с нормальным температурно-влажностным режимом, строящихся в районах с расчетной температурой наружного воздуха до -20 °С, эффективны окна с двойным остеклением, а при более низкой температуре — с тройным остеклением.
Результаты исследований свидетельствуют о том, что при назначении площади оконных проемов в производственных зданиях наряду с соблюдениями основных положений действующих норм необходимо руководствоваться следующими соображениями.
При проектировании бокового естественного освещения площадь оконных проемов следует устанавливать исходя из условия обеспечения нормируемого значения KEO на глубине, не превышающей 1,5 высоты помещения. При этом суммарная площадь окон не должна превышать 25% площади стен для зданий, строящихся в районах с расчетной температурой наружного воздуха (средняя температура наиболее холодной пятидневки) до -30 °С, 20% — при расчетной температуре воздуха от -30 °C до -40 °C и 15% — при расчетной температуре воздуха ниже -40 °С.
В помещениях высотой до 4,2 м следует предусматривать окна, располагаемые в один ярус. При большей высоте помещений окна рекомендуется располагать в два яруса с размещением большей площади в верхнем ярусе. При этом высоту окон нижнего яруса следует назначать только из условия обеспечения зрительной связи с окружающей средой. Наряду с производственными аналогичные работы проведены для вспомогательных зданий.
Исследованиями ЦНИИПромзданий установлено, что в эксплуатируемых в настоящее время вспомогательных зданиях площадь окон составляет от 38 до 45% независимо от района строительства, при этом нормируемые значения KEO обеспечиваются лишь в зонах на глубине не более 4 м от наружной стены. Для различных групп помещений вспомогательных зданий (санитарно-бытовые, общественного питания, инженерного и административного обслуживания, информационных служб), расположенных в I—IV строительно-климатических зонах, оптимальная площадь оконных проемов составляет в среднем 18% площади стен, что вдвое ниже, чем в существующей практике проектирования. При этом для всех помещений зданий, строящихся в I и II строительно-климатических зонах, а также для ряда помещений вспомогательных зданий, размещаемых в III строительно-климатической зоне, эффективно применение трехслойного остекления.