книги / Светопрозрачные конструкции. (Результаты исследований)

матическйх районах наиболее дорогим вариантом по ка­ питальным затратам является покрытие со светоаэраци­ онным фонарем. Покрытия с зенитными фонарями занимают промежуточное положение. Из них наиболее дешевые конструкции зенитных фонарей с применением стекложелезобетонных панелей с эластичным слоем (тип V).

Капитальные затраты на санитарно-техническое обо­ рудование зданий с зенитными фонарями на 20—35% вы­ ше, чем со светоаэрационными, так как в последнем слу­ чае не предусматривается механической вытяжной вентиляции. При уменьшении технологических тепловы­ делений капитальные и эксплуатационные затраты на санитарно-техническое обслуживание зданий с зенитны­ ми фонарями резко снижаются.

Составляющие капитальных затрат по санитарно-тех­ ническому оборудованию для бесфонарных и фонарных

В зданиях со светоаэрационными фонарями, располо­ женных во II климатическом районе, капитальные затра­ ты на отопление составляют более 30% от общих капи­ тальных затрат на санитарно-техническое обслуживание, в бесфонарных зданиях капитальные затраты на отопле­ ние составляют всего 17,5%. Увеличенные расходы на вентиляцию в зданиях с зенитными фонарями объясня­ ются тем, что в принятых конструкциях зенитных фона­ рей не предусмотрены мероприятия по борьбе с инсоля­ цией зданий.

182

При уменьшении расчетной температуры наружного воздуха капитальные и эксплуатационные расходы на са­ нитарно-техническое оборудование зданий с светоаэра­ ционными фонарями растут быстрее, чем в бесфонарных зданиях и зданиях с зенитными фонарями. Приведенные затраты на санитарно-техническое обслуживание в зда­ ниях с зенитными фонарями и бесфонарных мало зави­ сят от климатических условий района строительства. Не­ которое увеличение расходов на санитарно-техническое обслуживание зданий с зенитными фонарями со свето­ пропускающими заполнениями из стеклопластиков на полиэфирных смолах объясняется относительно низкими светотехническими характеристиками отечественных стеклопластиков (коэффициент светопропускания 0,6). При изготовлении конструкций из светопропускаюших стеклопластиков с коэффициентом светопропускания 0,8— 0,87 требуемая площадь зенитных фонарей резко умень­ шится. Следует отметить, что спектральные характери­ стики стеклопластиков лучше, чем у силикатного стекла. В перспективе, после освоения в СССР промышленного выпуска светопропускающего стеклопластика, зенитные фонари из стеклопластиков могут оказаться эффектив­ нее других конструкций, особенно это относится к криво­ линейным светопрозрачным конструкциям.

По расходам на электроэнергию фонарные здания эф­ фективнее бесфонарных. Капитальные затраты в бесфо­ нарных зданиях в два раза, а эксплуатационные расходы в три раза выше, чем в фонарных.

Интересно проследить за общими технико-экономиче­ скими показателями зданий. Наименьшими оказались суммарные капитальные затраты в бесфонарных зданиях и зданиях со стекложелезобетонными зенитными фонаря­ ми, наибольшими—в зданиях со светоаэрационными фона­ рями. В крайних южных (при расчетных температурах от —10 до —25° С) и северных (от —35 до —40°С) районах бесфонарные здания по капитальным затратам на 3—5% дешевле, в средней полосе (при расчетных температурах от —25 до —35° С) наименьшие затраты в зданиях с зе­ нитными фонарями (при к. е. о= 3%).

По суммарным эксплуатационным затратам самые дешевые здания с зенитными фонарями из стекложелезо­ бетонных панелей, стеклопакетов и куполов из оргстекла. В расчетах долговечность светопропускающих заполне­ ний принята одинаковой. Но результаты натурных иссле­

183

дований говорят о том, что срок службы конструкций из стеклопакетов и из органического стекла далеко не оди­ наков. После двух лет эксплуатации от 80 до 90% стекло­ пакетов в зенитных фонарях, установленных на предпри­ ятиях в Зеленограде и Москве, требуют замены из-за на­ рушения герметичности воздушных прослоек или из-за разрушения стекол. В то же время на Полтавском заводе искусственных алмазов и алмазного инструмента в тече­ ние двух лет не было затрат на замену и очистку свето­ пропускающих заполнений при эксплуатации зенитных фонарей с применением куполов из органического стек­ ла. Все зенитные фонари находятся в хорошем со­ стоянии.

Наиболее дорогие по эксплуатационным расходам бесфонарные здания. Во всех климатических районах эксплуатационные затраты на здания без фонарей на 10—15% выше, чем на фонарные.

По приведенным затратам в большинстве климатиче­ ских районов СССР наиболее дорогими являются здания со светоаэрационными фонарями. И только в районах с расчетной температурой наиболее холодной пятидневки —20° С в зданиях с зенитными фонарями из стеклопла­ стиков приведенные затраты на 2—3% выше, чем в зда­ ниях со светоаэрационными фонарями. В северных райо­ нах для зданий со светоаэрационными фонарями приве­ денные расходы увеличиваются быстрее, чем в какихлибо других зданиях. В южных районах уменьшение этих затрат происходит медленнее. Наиболее дешевые по при­ веденным затратам здания с зенитными фонарями из стеклоблоков и стеклопакетов. Промежуточное положе­ ние занимают бесфонарные здания и здания с зенитными фонарями с применением куполов из органического стекла.

Полученными расчетными данными не подтверждает­ ся распространенное мнение о том, что чем южнее рас­

ными фонарями и бесфонарных установлено, что если в районах с расчетной температурой —20° С разница в приведенных затратах составляет 0,2 руб/м2 в год (или 4%), то в районах с расчетной температурой —10°С —

184

Установленные закономерности в основном сохраня­ ются и при рассмотрении полученных зависимостей для зданий с требуемым коэффициентом естественной осве­ щенности 5% (см. рис. 4). Однако суммарные приведен­ ные затраты в этом случае в бесфонарных зданиях на 15—20% выше, чем в фонарных, что в основном проис­ ходит из-за резкого увеличения эксплуатационных за­ трат на электроосвещение.

Таким образом, при повышении требований к осве­ щенности помещений капитальные и особенно эксплуа­ тационные расходы на бесфонарные здания растут быст­ рее, чем на фонарные.

Технико-экономические показатели зданий с зенитны­ ми фонарями со светопропускающими заполнениями из полимерных материалов при существующих в 1967 г. це­ нах на эти материалы несколько выше, чем зданий с при­ менением стекложелезобетонных изделий. Однако поли­ мерные материалы и изделия еще не вышли из стадии экспериментального применения. Практически в зенит­ ных фонарях отечественный стеклопластик на полиэфир­ ных смолах не применялся, а органическое стекло приме­ нено на 28 экспериментальных объектах.

Рассмотрим влияние удешевления стоимости зенит­ ных фонарей на технико-экономические показатели зда­ ний. Как показали исследования, большее влияние на расходы по зданию оказывает удешевление стоимости зенитных фонарей с менее эффективными светопропуска­ ющими заполнениями (например, стеклопластиками по сравнению с органическим стеклом). Экономические по­ казатели зданий с зенитными фонарями из полимерных материалов с уменьшением расчетных зимних темпера­ тур района строительства растут медленнее, чем анало­ гичные показатели зданий с фонарями из стеклоизделий. Так, при расчетной температуре наиболее холодной пяти­ дневки —10° С одинаковые капитальные затраты по стро­ ительству зданий с зенитными фонарями из органическо­ го стекла и с фонарями из стеклопакетов будут при сни­ жении стоимости фонарей из органического стекла на 45%, а при расчетных температурах —40° С — при сни­ жении стоимости зенитных фонарей из органического стекла только на 20%.

Рассмотрим влияние удешевления стоимости зенит­ ных фонарей на общие приведенные затраты на здания (табл. 3).

185

Т а б л и ц а 3

Сравнительная оценка приведенных затрат на покрытие здания с зенитными фонарями

Как видно из табл. 3, зенитные фонари с куполами из органического стекла уже при снижении их стоимости на 60% становятся самой эффективной конструкцией. По­ следнее легко достигается путем применения зенитных фонарей с лучшими показателями по световой активно­ сти. Требуемая площадь зенитных фонарей новой конст­ рукции на 15—25% меньше, чем рассматриваемых при проведении исследований.

При исследованиях эксплуатационных расходов на здания с различными типами фонарей были выделены и рассмотрены отдельно расходы, непосредственно относя­ щиеся к эксплуатации светопрозрачных ограждений и за­ висящие от климатических характеристик района стро­ ительства. К таким расходам относятся: очистка свето­ пропускающего заполнения от пыли; очистка фонарей от снега и наледей; очистка кровли от снега; дополни­ тельные затраты на защиту помещений от вредного дей­ ствия инсоляции.

По всем указанным расходам наибольшие затраты на покрытие у зданий со светоаэрационными фонарями, на­ именьшие— у бесфонарных зданий, здания с зенитными

186

фонарями занимают промежуточное положение (рис. 5). Увеличение стоимости очистки светопропускающих за­ полнений от пыли, а также от снега и наледей мало влияет на общие эксплуатационные затраты на здание (см. рис. 5, а, б). Наиболее заметно это влияние в зданиях со светоаэрационными фонарями (увеличение расходов

Приведенные затраты Ьруб/м

Рис. 5. Влияние стоимости очистки остекления от пыли (а) и стоимо­ сти очистки кровли от снега (б) на приведенные затраты на здание

на очистку в 2 раза увеличивает приведенные затраты на 1—1,2%), наименее заметно — в зданиях с зенитными стекложелезобетонными фонарями (аналогичное увели­ чение повышает затраты менее чем на 0,2%). Из сказан­ ного следует, что распространенная практика при экс­ плуатации промышленных зданий экономить на очист­ ке остекления от пыли, снега и наледей, проводя такие' очистки нерегулярно, от случая к случаю, не дает какоголибо заметного экономического эффекта при рассмотре­ нии общих эксплуатационных расходов на здание в целом. При этих исследованиях мы не учитываем допол­

187

нительного расхода электроэнергии из-за уменьшения времени использования естественного освещения при гряз­ ном светопропускающем материале. Действительно, при снижении коэффициента светопропускания остекления на 50% (что в цехах «средней» запыленности происходит примерно в течение 1 года эксплуатации, как показали наши натурные исследования) эксплуатационные рас­ ходы на электроосвещение повышаются не менее чем на 40%. В этом случае общие эксплуатационные расходы на все здание увеличиваются на 10—15% и составляют

в15—50 раз большие суммы, чем стоимость очистки све­ топропускающего заполнения.

На приведенные затраты заметно влияет стоимость очистки кровли от снега. Увеличение стоимости очистки

в2 раза увеличивает приведенные затраты не менее чем на 10%. Наибольшее увеличение приведенных затрат при наличии затрат на очистку кровли от снега наблю­ дается в зданиях со светоаэрационными фонарями. На­ личие или отсутствие дополнительных эксплуатационных расходов (в расчете на 1 м2 светопропускающего запол­ нения) по защите цехов от вредного действия инсоля­ ции не оказывает заметного влияния на общие эксплуа­ тационные расходы.

Заканчивая анализ влияния отдельных составляющих на общие эксплуатационные затраты, следует отметить целесообразность всемерного снижения стоимости уборки снега с кровли и необходимость механизации этого про­ цесса. Этот вывод подтверждается и при рассмотрении влияния снеговой нагрузки на общестроительные расхо­ ды по покрытию (рис. 6). Если увеличение нормативной снеговой нагрузки не оказывает практически влияния на общую стоимость покрытия здания со всеми рассматри­ ваемыми типами фонарей (увеличение снеговой нагруз­ ки в районах от 50 до 200 кГ/м2 на горизонтальной по­ верхности увеличивает стоимость покрытия менее чем на 20%), то эксплуатационные расходы на здание при уве­ личении снеговой нагрузки растут довольно быстро, осо­ бенно в зданиях со светоаэрационными фонарями.

Закономерности изменения приведенных общестрои­ тельных расходов при изменении снеговой нагрузки ана­ логичны ранее рассмотренным эксплуатационным. Чем выше снеговая нагрузка, тем больше разница между при­ веденными общестроительными расходами для зданий со

188

светоаэрационными фонарями и зданий с зенитными фо­ нарями. При снеговой нагрузке 200 кГ/м2 эта разница более 30%. Изменение приведенных затрат бесфонарных зданий и зданий с зенитными фонарями при увеличении снеговой нагрузки примерно одинаково. Следует отме­ тить, что рост нормативной снеговой нагрузки увеличи­ вает экономическую эффективность зданий с зенитными фонарями.

Все рассмотренные выше закономерности для фонар­ ных и бесфонарных зданий выведены при условии двух­ сменной работы в сутки. Для многих промышленных про­ изводств это наиболее распространенный режим работы предприятия. Однако в СССР имеется немало произ­ водств с непрерывной технологией, есть предприятия и с односменной работой. Поэтому целесообразно опреде­ лить влияние продолжительности рабочего дня на эконо­ мические характеристики здания (рис. 7).

Эксплуатационные расходы на санитарно-техническое обслуживание всех зданий с увеличением продолжитель­ ности работы предприятия в сутки увеличиваются. Наи­ более резкое изменение указанных расходов наблюдается для зданий с зенитными фонарями, менее резкое — для бесфонарных зданий, здания со светоаэрационными фона­ рями занимают промежуточное положение (рис. 7, а). При трехсменной работе по затратам на санитарно-тех­ ническое обслуживание выгоднее бесфонарные здания, при односменной — здания с зенитными фонарями, при двухсменной — затраты для указанных зданий примерно одинаковы. Что касается зданий со светоаэрационными фонарями, то при производственных тепловыделениях 10 ккал/м3-ч и более затраты на санитарно-техническое обслуживание несколько ниже, чем в бесфонарных, при любом количестве рабочих смен в сутки. При меньших тепловыделениях указанные затраты выше, чем у бесфо­ нарных. Во всех рассмотренных случаях эксплуатацион­ ные расходы на электроосвещение в бесфонарных здани­ ях значительно превосходят (от 1,7 до 3 раз) аналогич­ ные расходы в зданиях с фонарями.

На общие приведенные затраты (рис. 7, в) влияние изменения числа часов работы предприятия в сутки ме­ нее заметно. Особенно это относится к комбинированным системам искусственного освещения. Практически во всех зданиях наблюдается линейная зависимость рассматри­ ваемых параметров, при этом наиболее медленный темп

190