Неиспользованный потенциал полых трубчатых световодов

Российские архитекторы досадно ограничивают себя в проектных решениях, а их заказчики много теряют в использовании естественного освещения, когда пренебрегают современными, эффективными световодами. Так полагает ведущий эксперт по системам освещения ООО Проектное бюро «Центр Экологических Инициатив» Александр Кузнецов.

Классические окна обеспечат нормальное естественное освещение на расстояниях максимум до 6 м от окна: это известно. При этом в окно должно зайти избыточное для ближайших рабочих мест количество света (что тоже некомфортно), а связанный с этим перегрев помещений вызывает потребность в кондиционировании воздуха. Чтобы решить проблему, архитекторы организуют атриумы, окна верхнего света и зенитные фонари, но когда речь идёт о доставке света в отдалённые помещения (не говоря уже о заглубленных или подземных помещениях), единственной альтернативой искусственному свету остаются световоды.

Типов конструкций световодов, как говорит Кузнецов, существует множество, но массовыми по технологическим и экономическим причинам оказались полые трубчатые световоды. Они состоят из трёх главных частей: коллектора для «сбора» естественного света, диффузора для распределения света в помещения, между которыми и находится собственно сам световод, длина которого может достигать многих метров.

Собираем свет

В качестве образцового световода специалист предлагает рассмотреть продукцию итальянской фирмы Solarspot International S.r.l. Неплохие конструкции есть у американцев и англичан, но именно итальянцам, как считает Кузнецов, удалось решить несколько главных проблем световодов (и запатентовать свои решения, что существенно).
Задача коллектора – собрать как можно больше солнечного света для последующей транспортировки его к месту использования. Эта часть световода может быть расположена горизонтально или наклонена к оси трубы. Коллектор обычно накрыт куполом из чистого поликарбоната, под которым и находится сердце узла: система светоперехвата, от которой и зависит, сколько света попадёт в систему.

В световодах Solarspot® здесь находится патентованное оптическое светоотражающее устройство, изменяющее направление светового потока: RIR®, или Rifracione Interattiva Riflessa (ит.). По сути, это особым образом вырезанная линза Френеля, способная собирать и перенаправлять свет не только с «урожайных» южных направлений, но и с северных. Она также хорошо работает при низком положении солнца над горизонтом (что характерно для северных широт России).
RIR® позволяет собрать максимум света не только посредством улавливания прямых солнечных лучей, но и свет небесной полусферы при облачном небе. Совершенно очевидно, что любой световод способен передать только то количество света, которое захвачено коллектором. Именно поэтому существует много вариантов исполнения этого узла, учитывающих и уровень снежного покрова, и расположение по отношению к другим элементам конструкции и к оборудованию на крыше или фасаде здания. Решения по коллектору крайне важны, так как будут во многом определять эффективность всей системы в целом. Пока что ничего более эффективного, чем RIR®, на рынке не придумано.

Транспортировка солнечного света

Сегодня, как объясняет Александр Кузнецов, по соображениям цена-качество доминирующим типом световодов являются полые зеркальные трубчатые световоды. В них для передачи света используется многократное зеркальное отражение его от поверхности внутренней стенки. У световодов Solarspot® диаметр трубы может колебаться в широких пределах от 250 до 900 мм, и чем диаметр трубы больше, тем, разумеется, потери света меньше. Но решающее значение имеет отражающая способность внутренней поверхности трубы.

Некоторые изготовители предлагают световодные трубы из полированного алюминия. Такие световоды были бы слишком дороги, мы лишь сравниваем отражающую способность полированного серебра с разработкой итальянцев). Итальянским инженерам совместно со специалистами компании 3М удалось продвинуться дальше всех. Материал Vegalux™, используемый в световодах Solarspot®, это микропризматическая плёнка толщиной 0,5 мм, состоящая из 600 слоёв тончайшего пластика, наносимая поверх полированного прокатного листа алюминиевого сплава. В результате удаётся получить коэффициент отражения 99,8% без хроматических искажений цветопередачи: в природе не существует материала с такой отражающей способностью.

Вдобавок Vegalux™ не отражает длинных инфракрасных волн и поэтому имеет настолько незначительный нагрев от солнечных лучей, что им можно просто пренебречь. Световод с таким покрытием также не подвержен агрессивному воздействию конденсата, риску расслоения или коррозии отражающего слоя в течение многих лет эксплуатации (что является бичом других, более простых световодов).

Дальность доставки света определяется прежде всего архитектурой здания. Александр Кузнецов вспоминает световод в здании головного офиса ОАО «Банк Москвы», который проходит через шесть этажей и освещает служебное помещение на первом и этаже. Конечно, для адаптации световодных систем к конструкциям зданий элементы удлинительных труб всех диаметров изготавливаются различной длины: от 300 до 1200 мм. А так как световодные системы не всегда прямые, для их прокладки в обход существующих коммуникаций или конструктивных элементов зданий каждый диаметр может быть дополнен угловыми адаптерами (поворотными коленами) 0°-30°, 0°-60° и 0°-90°.

Тем не менее, напоминает эксперт, оптимальным решением является всё же закладывание световодов изначально в проект с учётом рекомендаций специалистов ЦЭИ, а не приспосабливание их к особенностям уже построенных зданий.
Диффузоры (рассеиватели)

После того, как свет доставлен в зону освещения, задача диффузоров – распределить его по помещению. И хотя с технической точки зрения рассеиватели в общем случае – не самый сложный узел, именно они находятся «на виду» и именно они отвечают за субъективный комфорт пользователей. Обычно они делаются круглыми или квадратными 60х60 см под потолочные панели и визуально ничем не отличаются от обычных потолочных светильников.

Однако именно на диффузоры поднимает недовольный взгляд клиент, когда что-то идёт не по плану. А когда речь идёт о естественном природном свете, не по плану может пойти очень многое. Например, может упасть уровень освещённости снаружи. Да и вообще, солнце светит не всегда в точности тогда, когда в нём есть потребность.

Необходимость совмещения устройств естественного и искусственного освещения, собственно, стала понятна давно. Производители световодов решали эту проблему, спрятав энергосберегающие лампы в светопроводящую трубу. Это было не очень хорошо: даже если удавалось сделать так, чтобы отражательная способность канала не слишком страдала, их яркости не всегда хватало.

В световодах Solarspot® их главный идеолог и конструктор доктор Дженнаро Бракале пошёл иным путём: он разместил светодиоды по внешнему периметру диффузора в помещении, полностью убрав их из световодного канала. Встроенная в декоративную раму диффузора группа светодиодов (система LED Solarspot®) может дополняться электронным устройством компенсации яркости дневного света по окончании светового дня. По мере снижения естественной освещенности светодиоды горят все ярче и восполняют убывающий поток дневного света.

Световоды Solarspot® оборудуются и встраиваемыми лампами вечернего освещения: их включают после захода солнца, и плафон световода начинает функционировать как обычный светильник.

Однако бывают и обратные ситуации: когда яркость света надо не увеличивать, а уменьшать (например, для демонстрации в зале видеоматериалов). Для этого в системе Solarspot® применяют специальные электрические устройства – диммеры – способные плавно менять интенсивность светового потока от 100% до нуля.

Огромный потенциал

Световоды Solarspot® выпускаются с диаметрами трубы пяти размеров: 250 и 375 мм – для жилых помещений, офисов, общеобразовательных учреждений, и 530, 650 и 900 мм – для складских, торгово-развлекательных, спортивных, производственных зданий, гипермаркетов, подземных стоянок и так далее. Выбор конкретного типа в любом случае остаётся за архитектором.

Есть несколько моментов, на которые, как говорит Кузнецов, клиенты чаще всего обращают внимание, и о которых резонно помнить проектировщику. Некоторых смущает, что световод – особенно большого диаметра – это своего рода канал несанкционированного проникновения в помещения через крышу. Однако проблема эта решена благодаря встраиваемой по желанию клиента в трубу световода решетке из нержавеющей стали толщиной 8 мм. Многие волнуются, не станет ли световод каналом утечки тепла и зоной повышенной конденсации: но предусмотренные в системах Solarspot® теплоизоляция и антиконденсационные диски внутри труб световода полностью решают эту проблему.

Что касается пожароопасности, то используемые материалы и решения были испытаны на огнестойкость в лабораториях международного центра экспертиз строительных материалов CSTB Avis Technique, и успешно прошли тесты.

И ещё об одних испытаниях световодов рассказал эксперт Центра экологических инициатив. В 2012 году экспертами в сфере естественного освещения из исследовательского центра BRE (Великобритания) были проведены испытания ведущих мировых световодных систем на предмет эффективности доставки света. Итальянцы были представлены моделью Solarspot® D380.

Детальный отчёт об испытаниях, проходивших в здании BRE в Брикет Вуд, графство Хертфордшир, можно посмотреть на сайте организации. Важно, что в сериях из трёх испытаний световод Solarspot оказался бесспорным лидером по главному параметру световодов: эффективности передачи освещения, с величиной около 70%. Кстати, напоминает Кузнецов, не стоит попадаться на удочку недобросовестных поставщиков, утверждающих, что эффективность их световодов близка к 97%. Они лукавят, представляя клиенту вместо показателя эффективности светопередачи значение отражающей способности труб своих световодов. А это совсем не одно и то же!

Как это выглядит?

В карусели демонстрируем проекты из Европы, где полые световоды очень распространены.

Россия отстаёт?

Световоды Solarspot® работают в полусотне стран мира. Только в Европе их установлено более 300 тысяч. Изделия итальянских мастеров награждены многочисленными наградами: 2003 год – золотая медаль на конкурсе изобретений и инноваций Международной выставки строительных технологий BATIMAT в Париже; 2006 год – международный сертификат ATEC (устройства, сертифицированные для строительства). Изделия имеют сертификаты CSTB Avis Technique (самый свежий – от 2014 года) и сертификаты российских органов контроля, а также сертификат стандартов ISO 9001-2008 «Разработка и производство систем доставки естественного освещения – полых трубчатых световодов». Однако в России за исключением всего нескольких объектов (например, здания ОАО «Центр Международной Торговли» и уже упоминавшегося ОАО «Банк Москвы» световоды встречаются пока редко. Кроме того, как это ни странно, большинство реализованных проектов с применением световодов были заказаны иностранными компаниями, работающими в нашей стране. Похоже, эти компании в большей степени прониклись идеями сохранения окружающей среды, устойчивого развития и принимаемых повсеместно программ энергосбережения.

К сожалению, говорит Кузнецов, российские заказчики и архитекторы просто не знают толком ничего про эти устройства. А ведь световоды – стопроцентно устойчивое строительное решение, за которое можно получить дополнительные баллы в системах сертификации LEED или BREEAM. Но и без привлечения темы сертификации световоды стоит использовать как можно шире.

Главные преимущества очевидны: перенос естественного светового потока без промежуточного преобразования в другие виды энергии и заметных потерь (в отличие от солнечных батарей, ветряных генераторов, приливных электростанций и т.п.), гигантская экономия электроэнергии, особенно когда речь идёт о помещениях складов, промышленных зонах, подземных парковках и так далее. Есть западные исследования, показывающие, что смена искусственного освещения на естественный свет в помещениях с круглосуточным режимом освещения повышает производительность труда, снижает заболеваемость и утомляемость работников. А в торговых залах, где организован доступ естественного света, растут продажи.

Есть, однако, ожидания, что по мере роста стоимости электроэнергии интерес к световодам в России будет выходить на «среднеевропейский» уровень, и всё чаще архитекторы станут обращаться за консультациями к специалистам-светотехникам.

В России реализовано несколько наших проектов. Подробнее информацию можно посмотреть здесь.

Для заказа системы полых световодов Solarspot необходимо направить заявку по адресу: info@ceieco.ru.