Бетон құрылымды ғимараттар үшін табиғи жарықты пайдалану стратегиялары

Бетон құрылымды ғимараттар үшін стратегиялық бағдарлау мен орналасу

Ұзын құрылымды бетон ғимараттарда табиғи жарықты максималды пайдалану үшін күннің жолын және аумақтың ерекшеліктерін пайдалану

Жақсы тәуліктік жарық дизайні күннің жыл бойы орналасқан жерде қалай қозғалатынын қараудан басталады. Бұл аспектіде болат ғимараттар шынымен жарқырайды, себебі олар күндізгі жарықты блоктаушы қолдау элементтерін қажет етпей, үлкен аралықтарды қамти алады — әсіресе негізгі фасады күннің қозғалыс бағытына тік бұрыш жасап орналасқан кезде. Солтүстік аймақтарда қыс мезгілінде шындықтағы оңтүстікке дейін шамамен 15 градус ішінде орналасқан ғимараттар Дэйлайт Эналитикс Кеңесінің 2023 жылғы зерттеуіне сәйкес шығыс немесе батыс бағытында орналасқан ғимараттарға қарағанда шамамен 72 пайызға көп күндізгі жарық алады. Жер де маңызды рөл атқарады. Егер экватор бағытынан алыстаған кішкентай төбе болса, онда қолжетімді күндізгі жарық 40 пайызға дейін азаятын болады. Көлеңкелерді зерттеу бастапқы кезеңде ғимараттың маңындағы басқа ғимараттар мен табиғи объектілерден туындайтын кедергілерді анықтауға көмектеседі. Дұрыс жүргізілген осы бағалаулар архитекторларға болат конструкциялардың ерекшелігін толық пайдалануға мүмкіндік береді — олар иілуге және бейімделуге қабілетті болып қана қоймайды, сонымен қатар көптеген табиғи жарықты ішкі кеңістіктерге өткізеді, сондықтан жасанды жарықтандыруға аз қажеттілік туады және жалпы энергия тұтынуы азаяды.

Қойма және өнеркәсіптік цехтар үшін кардинал бағыттау нұсқаулығы (болат рамалы құрылымдармен)

Көптеген өнеркәсіптік болат құрылымды ғимараттар үшін солтүстік-оңтүстік бағыттау әлі де ең тиімді нұсқа болып табылады, ол теңестірілген көлеңке бақылауын және тұрақты жарықтандыруды қамтамасыз етеді — бұл жоғары қойма қоймаларында біркелкі жарықтандыру қауіпсіздікті және өнімділікті арттыру үшін маңызды. Негізгі стратегияларға мыналар жатады:

• Оңтүстікке қараған қабырғалар : Қыста пассивті жылу тартуын қолдау үшін жарық өткізетін панельдер немесе жоғарғы терезелер арқылы максималды пайдаланыңыз
• Солтүстікке қараған жақтар : Дәлме-дәл жинақтау аймақтары үшін идеалды жұмсақ, көлеңкесіз амбиентті жарық береді
• Шығыс/батыс фасадтары : Ыстықтану мен шыңдық жүктеме кернеуін болдырмау үшін шынылауды беткей ауданының 30%-дан аспайтындай етіп шектеңіз

Ылғалды аймақтарда ғимарат осін шығысқа қарай 20°-қа бұру таңертеңгі пайдалы жарықты қабылдауға мүмкіндік береді және кешкі қатты көлеңкенің әсерін азайтады. Болат рамалар бұл жетілдірулерді модульді бағана аралығы арқылы қолдайды, бұл дизайн дамуы кезінде дәл және құндылық тиімді реттеулерді қамтамасыз етеді.

Жоғары өнімділікті шынылау және ашықтықтардың дизайны (болат құрылымды ғимараттар үшін)

Алғысқа лайық болат қабырғаларындағы алдыңғы құрылымдық әйнектерді пайдалану арқылы жарықтан күн энергиясына айналу коэффициентін оптималдау

Болат ғимараттарға жақсы табиғи жарықты әкелу үшін жарықтан күн энергиясына айналу коэффициенті (LSG) жоғары әйнек таңдауға тікелей байланысты. Бұл негізінен көрінетін жарықтың қанша бөлігі өтетінін және күн сәулесінен қанша жылу енедін көрсетеді. Қазіргі кезде жаңартылған спектрлік таңдаулы төмен-е қабаттамалары әдетте LSG коэффициенті 2,0-ден асатындай құбылыстарға қол жеткізуде. Бұл оның пайдалы табиғи жарықты шамамен екі есе көп өткізетінін және көпшілік жылуын сыртқа ұстап тұратынын білдіреді. Нәтижесінде ғимараттардың жылыту мен салқындату жүйелері аз жұмыс істеуге тиіс, бұл энергия шығындарын шамамен 34%-ға қысқартады, ал бұл кеңістіктің қараңғылануына әсер етпейді. Болат қаңқалы қоймалар мен үлкен өнеркәсіптік кеңістіктер осы әдістен ерекше пайда көреді, себебі табиғи жарық осындай үлкен ашық аумақтарда өте маңызды рөл атқарады, мұнда жасанды жарықтандырудың пайдалану құны әдетте жоғары болады.

• Темірсіз әйнек (92% VLT) стандартты таза әйнекке (83% VLT) қарағанда
• Инфрақызыл сәулелердің 70%-дан астамын блоктауға арналған үш еселі күміс төмен-е қабаттамалары
• Жылулық тұрақсыздықты үзуге арналған және өткізгіш жылу алмасуын тоқтату үшін болат қосылыстарымен салыстырылған рамалар

Жоғарғы терезелер, тісті («пила») шатырлар және ленталы терезелер: болат құрылымды ғимараттар үшін мақсатты түрде жасалған табиғи жарықтандыру

Балалық кезінде өткізілетін жарықтың құрылымдық жұмысы арқылы күндізгі жарықтың белгілі пішіндерін қолдануға болады, ал бұл әдеттегі құрылыс әдістерімен мүмкін емес. Мысалы, солтүстікке қараған тіс тәрізді («пила») шатырлар — олар үлкен цехтардың еденіне көп мөлшерде қатты көлеңкеленбейтін, біркелкі жарық береді. Жоғарғы қабаттағы терезелер (клерестори) күн сәулесін өндірістік аймақтарға таратады, ал вертикальды ленталы терезелер болат бағандармен бір деңгейде орналасып, көзге қатты тәсер етпейтін қайталанатын жарық үлгілерін құрады. Ең жақсы нәтиже үшін терезе ашылуларының ауданы жалпы еден ауданының 10–15 пайызын құрауы керек, сонда жұмыс орындарына 300–500 люкс деңгейіндегі жеткілікті табиғи жарық түседі. Сонымен қатар, детальдарды жобалаған кезде терезелердің орналасуын қосымша элементтер — мысалы, пурлиндер мен гирттер — ескере отырып жоспарлаңыз, себебі кейіннен өзгерістер енгізу өте қымбатқа түседі. Бұл мәселеге дұрыс көңіл бөлген компаниялар жарықтандыруға кететін электр энергиясы шығындарын 30–60 пайызға дейін қысқартуға қол жеткізеді, бұл уақыт өте келе қатты үнемге айналады.

Балқытылған болат конструкциялы ғимараттарда көлеңке жасау мен қатты жарықтан қорғау жүйесінің біріктірілуі

Болат құрылымдық элементтерге — қосымша арқалықтар мен қадаларға — бекітілген сыртқы жапырақшалы және динамикалық көлеңке жасау жүйелері

Күн сәулесін бақылау дұрыс жасалса, болат ғимараттардың ішкі кеңістігіндегі адамдардың ыңғайлылығын қамтамасыз ету мен ғимараттардың энергияны тиімді пайдалануын қамтамасыз ету үшін бұл өте маңызды. Сыртқы жағында орналасқан лаверлер мен болаттың қосымша арқалықтары мен қадаларына тікелей орнатылған автоматтандырылған көлеңке жасау жүйелері күндізгі жарықтың ішке түсуін әлдеқайда жақсы бақылауға мүмкіндік береді. Бұл жүйелер ғимараттың бар болатын беріктігін де пайдаланады. Ғимараттың сыртқы қабығына орнатылған кезде бұл құрылғылар күн сәулесін ішкі кеңістіктерге жетпей-ақ блоктайды, бұл 2023 жылғы SEIA зерттеуіне сәйкес салқындату шығындарын шамамен 38% қысқартуға мүмкіндік береді. Ақылды жүйелер күннің орны мен ауа райының қандай болғанына қарап автотүрде орнын өзгертеді, сондықтан жарықтық деңгейі күн бойы шамамен тұрақты қалады және қатты жарқырау туғызбайды. Бұл көлеңке жасау шешімдері негізгі болат құрылымына тікелей интеграцияланған болғандықтан, олар жел күштеріне төзімді, қызмет көрсету оңай — қызметкерлерге қосымша құрылымдарға шығу қажеті жоқ, сонымен қатар ғимараттың тек қолдау қызметін атқаратын бөліктерін табиғи жарықты басқару үшін пайдалы құралға айналдырады.

Күн сәулесінің моделдеуі, тексерілуі және болат құрылымды ғимараттар үшін өнімділік бенчмаркингі

Үлкен аралықты болат кеңістіктерде күн сәулесінің тереңдігін тексеру үшін физикалық және параметрлік симуляция әдістері

Темір-бетонды ғимараттарда дәл күндізгі жарық көрсеткіштерін алу үшін әртүрлі модельдеу әдістерінің араласымы қажет. Климатқа негізделген күндізгі жарықты модельдеу және Radiance бағдарламалық жасақтамасы сияқты әдістер ғимарат ішіндегі жарықтың әртүрлі маусымдарда қалай таралатынын өлшеуге көмектеседі. Олар күннің орналасуын, қандай көкжиекке қарағанымызды, беттердің жарықты шағылдыру сипатын, терезелердің материалдарын және көлеңкелердің бір-бірімен қалай әрекеттесетінін қоса алғанда, әртүрлі факторларды ескереді. Кантелеерлік крыша дизайндары немесе ерекше пішіндегі «тісқұйрық» профилдері сияқты күрделі пішіндермен жұмыс істеген кезде жасанды көкжиектермен масштабты нақты физикалық модельдер өте маңызды болып табылады, өйткені олар нақты әлемдегі жағдайларды сынауға мүмкіндік береді. Бұл әсіресе биік таванды үлкен өнеркәсіптік кеңістіктерде қысымды жарық (блики) проблемаларын тексерген кезде айтарлықтай маңызды. Компьютерлік симуляциялар уақыт өте келе жақсарып келеді — кейбір зерттеулерге сәйкес, 2019 жылдан бері олар шамамен 35–40 пайызға жақсарған болуы мүмкін, бірақ адамдардың осы кеңістіктердегі жарықты қалай сезінетінін түсіну үшін әдеттегі физикалық прототиптерден артық ештеңе жоқ.

Күндізгі жарықтау имитациясындағы аралық: Неге көптеген болат құрылымды ғимарат жобалары дәлелденген энергия үнемдеулерін ескермейді

Сандар шынымен көп нәрсе айтады. Барлық деректерге сүйенсек, табиғи жарықты оптималдандырылған ғимараттар жарықтандыруға кететін энергия шығынын 55-75 пайызға дейін қысқартуы мүмкін. Алайда, өндірістік болат құрылыс жобаларының барлығының шамамен 30 пайызы ғана табиғи жарықтың симуляциясын жасауға тырысады. Бұл қалай болып тұр? Мұның бірнеше себебі бар. Көптеген адамдар әлі де бұл симуляциялар қиын немесе қымбат деп ойлайды, ал шынында олай емес. Сонымен қатар, жұмыс істеу процестеріндегі қиындықтар да маңызды рөл атқарады, себебі құрылыс инженерлері мен механикалық/электрлік/су құбыры жұмыстары бойынша мамандар жиі бірлесіп емес, әртүрлі «жеке аумақтарда» жұмыс істейді. Танысқанымызша, көптеген бюджеттер ұзақ мерзімді үнемдеуге қарағанда, қазіргі уақытта қанша тұратынын басшылыққа алады. Өткен жылғы зерттеулер көрсеткендей, бұл симуляцияларды өткізбеген ғимараттар энергияға жылына шамамен 37 пайызға артық ақша жұмсап отырды. Егер біз бұны түзете алсақ? Архитекторлар болат құрылыс деталдарын дайындау кезеңінде автоматтандырылған табиғи жарық тексерулерін енгізе бастаса, бәрі өзгереді. Бұл тәсіл тек ақша үнемдеуге ғана емес, сонымен қатар адамдар шынымен уақыт өткізгісі келетін кеңістіктер құруға да көмектеседі.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Ғимараттың бағдарлануы күндізгі жарықты оптималдауда қандай рөл атқарады?

Ғимараттың бағдарлануы маңызды, өйткені ол құрылысқа қанша күн сәулесі түсетінін анықтайды. Негізгі фасадты Күннің жолына тік бұрышпен орналастыру, әсіресе солтүстік аймақтарда шындықтағы оңтүстікке 15 градус ішінде орналастырған кезде, күн сәулесіне әсер ету деңгейін қатты арттырады.

Неліктен болат құрылымдар үшін солтүстік-оңтүстік бағдарлану ұсынылады?

Солтүстік-оңтүстік бағдарлану жарықтануға қатысты көлеңке бақылауын теңестіреді және тұрақты жарықтандыруды қамтамасыз етеді, бұл өнеркәсіптік кеңістіктердегі қауіпсіздік пен өнімділік үшін өте маңызды.

Болат ғимараттарда шынылау энергия шығындарын қалай азайта алады?

Жоғары жарық-күн сәулесінің қатынасы бар жетілдірілген шынылау көп мөлшерде күндізгі жарықты әкеледі, бірақ артық жылу бермейді; бұл жылыту мен салқындату жүйелеріне деген қажеттілікті азайтады және энергия шығындарын төмендетеді.

Болат ғимараттар үшін тиімді көлеңке шешімдері қандай?

Күн сәулесінің әсерін тиімді басқаруға, салқындату шығындарын азайтуға және құрғақ көлеңке пайда болуын болдырмауға болатын сыртқы жапырақшалы желдеткіштер мен автоматтандырылған көлеңке жасайтын жүйелер болат қосымша арқалықтар мен қадаларға орнатылады.

Неге болат ғимараттардың жобаларында күн сәулесінің модельдеуі жиі ескерілмейді?

Көптеген адамдар модельдеудің қымбат немесе күрделі екендігіне сенеді, ал бюджеттік шектеулер ұзақ мерзімді үнемге қарағанда тікелей шығындарды басымдыққа қоюға әкеледі. Бұл ескерілмеу нәтижесінде энергия шығындары жоғарылайды.