В связи с новым трендом на энергоэффективность, особое значение приобретают системы, позволяющие ввести во внутренние пространства зданий солнечный свет. Однако в течение дня солнце может быть закрыто облаками, вечером оно уходит за горизонт – а людям внутри по-прежнему нужен тот же уровень освещенности, что и в ясную погоду. Чтобы обеспечить постоянство условий и зрительный комфорт, специалистами разрабатываются гибридные системы – объединяющие в себе и устройства, проводящие естественный свет, на базе полых трубчатых световодов (ПТС), и источники искусственного освещения. Высший пилотаж – использовать для питания условных «лампочек» возобновляемые источники энергии, например, все тот же солнечный свет.
На рис. 1 и 2 показаны составные части систем естественного освещения на базе ПТС и гибридной системы освещения Solar LED-S соответственно.
Рис. 1. Система естественного освещения на базе полого трубчатого световода: 1 — светособирающий купол; 2 — элемент сопряжения с кровлей (бордюрный флешинг); 3 — кольцо фиксации световода; 4 — удлинитель световода; 5 — призматический рассеиватель.
Рис. 2. Система Solar LED-S на базе ПТС Solatube® М74: 1 — коллектор ПТС Solatube® М74 серии SkyVault; 2 — внешний купол; 3 — внутренний защитный купол; 4 — элемент защиты от проникновения; 5 — бордюрный флешинг; 6 — кольцо фиксации световода; 7 — световод верхней ступени оптического каскада; 8 — светодиодный блок искусственного света (СБИС); 9 — световод нижней ступени оптического каскада; 10 — кольцо для фиксации рассеивателя; 11 — призматический рассеиватель
Применение в блоке искусственного света гибридной системы освещения светодиодов нового поколения со спектральными характеристиками, близкими к показателям солнечного света, обеспечивает комфортную световую среду в режимах совмещенного и искусственного освещения.
Светодиодами можно управлять в автоматическом режиме. Плавное изменение искусственного компонента в зависимости от уровня естественной освещенности, поддерживающего постоянство освещенности рабочего пространства, делает незаметными для глаза переходы в динамично связанной системе: «естественный — смешанный — искусственный свет».
Сравнительный анализ гибридных систем и типовых светопроемов верхнего естественного освещения (зенитные фонари, прозрачная кровля) на примере их использования в одном из торговых центров показал превосходство свето- и теплотехнических характеристик первых. (табл. 1). Типовые светопроемы, обеспечивая нормативные требования к освещению, не решают задач оптимизации энергобаланса помещений и повышения энергоэффективности инженерных систем и сетей.
Таблица 1. Сравнительные характеристики типовых светопроемов и полых трубчатых световодов
Примечания.
- При использовании типовых светопроемов наблюдаются высокая неравномерность распределения освещенности, дискомфортная слепящая яркость прямых солнечных лучей, наличие блуждающего по помещению солнечного пятна в течение дня; гибридные системы освещения на базе полых трубчатых световодов устраняют недостатки типовых светопроемов и создают комфортную световую среду. 2. Применение систем автоматического управления увеличивает энергосберегающий эффект в несколько раз.
- Дисконтированный срок окупаемости инвестиций в гибридную систему освещения при сравнении со строительством типовых светопроемов для торгового центра — менее трех лет.
- Гибридная система несет функцию аварийного освещения в режиме естественного света и сохраняет эти функции в режиме искусственного света при автономном электропитании от солнечных батарей.
В конструкции гибридного осветительного комплекса Solar LED-S принята новая концепция каскадного построения оптического тракта системы, позволившая успешно решить проблему снижения затрат на обслуживание. Техническое решение заключается в размещении светодиодного блока искусственного света (СБИС) и элементов управления внутри бордюра, установленного на поверхности кровли сооружения (наружное исполнение) (рис. 4, а). Все элементы, расположенные внутри бордюра, защищены сверху бордюрным флешингом, обеспечивающим надежную гидроизоляцию. В каждой из четырех стенок бордюра выполнены сервисные лючки, через которые обеспечивается доступ к монтажной панели СБИС для выполнения ремонтных и сервисных работ. Управляемый СБИС имеет блочную конструкцию, обеспечивающую обслуживание без применения специальных инструментов. Строительно-монтажная конструкция выполнена таким образом, что между трубой световода верхнего каскада, бордюром, флешингом и панелью образован свободный объем, достаточный для размещения светодиодных блоков и производства работ по их техническому обслуживанию.
Рис. 3. Модификации изделий линии продуктов Solar LED-S
При этом персонал находится на поверхности кровли здания на уровне сервисных лючков. В рабочем состоянии сервисные лючки закрываются герметичными дверцами. Наружное строительно-монтажное исполнение минимизирует эксплуатационные затраты на обслуживание систем. Каскадная конструкция обладает универсальностью в отношении способа и места сборки и допускает возможность внутреннего монтажа, который может быть наиболее оптимальным при определенных обстоятельствах или архитектурных особенностях сооружения (рис. 4, б). Высокий уровень потребительских свойств является определяющим фактором предпочтения таких систем при проектировании зданий и сооружений, в частности при выборе конструкции крыши и типа кровли.
Рис. 4. Варианты монтажа Solar LED-S: а — наружное исполнение, СБИС установлен внутри бордюра; б — внутреннее исполнение, СБИС установлен внутри помещения*
*СБИС — кольцеобразная монтажная панель, на которой герметично установлены светодиодные блоки, включающие светодиодный модуль (СМ), радиатор охлаждения и управляемый электронный источник питания СМ; излучающий модуль закреплен на торцевой поверхности радиатора охлаждения так, что после установки радиатора на монтажную панель излучатель обращен в полость нижней ступени оптического каскада.
Рис. 5. Пример применения гибридных систем освещения в торговом центре (Семейный торговый центр «МЕГА-Адыгея»)
Рис. 6. Помещение «Комната переговоров» торгового центра
В 2017–2018 гг. система Solar LED-S получила первое применение в помещении «Комната переговоров» магазина «ИКЕА Белая Дача» (Москва) (рис. 6–8). На объекте установлены два гибридных осветительных комплекса. Проектом предусмотрены и реализованы полностью автономная система питания осветительной установки на основе солнечных батарей (рис. 8), а также система автоматического управления, датчик постоянной освещенности которой показан на рис. 6 (на потолке между рассеивателями). Естественная освещенность при высокой облачности — 400 лк.
При солнечной погоде предусмотрено регулирование естественного светового потока с помощью диммеров с возможностью полного отключения естественного освещения (например, при проведении видеопрезентаций).
Рис. 7. Процесс монтажа Solar LED-S в помещении «Комната переговоров» торгового центра. СБИС размещен в пространстве технического этажа, расположенного над потолком помещения под кровлей (внутреннее исполнение)
Рис. 8. Вид на крышу и солнечные панели
Ключевым достоинством системы является интеграция трех компонентов совмещенного освещения: системы передачи естественного света как базового звена, светодиодной системы искусственного света высокой эффективности и ключевого элемента — системы автоматического управления. Базовой составной частью является полый трубчатый световод, который обеспечивает прием и передачу естественного света. Блок искусственного света на основе светодиодов нового поколения равноценно дополняет естественный компонент.
Система автоматического управления благодаря непрерывному и плавному регулированию искусственной составляющей светового потока делает незаметной для глаза динамику функционирования всех составляющих световой среды.
Источник: «Строительный эксперт»