Виды зенитных фонарей и требования к их проектированию и монтажу

Среди разнообразных аксессуаров для крыши особенно полезным является зенитный фонарь. Чаще всего его можно увидеть на крышах больших зданий, но и в частном доме, где чердак является жилым или в нём устроена мастерская, такой элемент окажется вполне уместным.

Назначение зенитного фонаря

Зенитный фонарь — это конструкция, представляющая собой установленный на опоре определённой высоты светопропускающий элемент той или иной формы.

Говоря простым языком, это окно в крыше. Функций данный элемент выполняет несколько:

• естественное освещение (основное предназначение);
• удаление загрязнённого воздуха (вытяжная вентиляция) либо, наоборот, проветривание (летом);
• удаление дыма.

Преимущества и недостатки

Очевидно, что проделанные в стенах окна эффективно освещают только небольшую часть помещения у самой наружной стены. При этом они могут быть загорожены деревьями, близкорасположенными зданиями либо иметь северную ориентацию, что значительно сокращает поступление естественного света. Зенитные фонари работают гораздо более результативно, поскольку они:

1. Расставляются по всей площади помещения.
2. Обеспечивают максимальную освещённость независимо от ориентации по сторонам света и времени дня.
3. Ничем не могут быть загорожены в принципе. Единственное исключение — снег, но конструкция фонаря обеспечивает сдувание хлопьев даже при слабом ветре. Если же снежный покров всё-таки образовался, его легко можно растопить тепловой пушкой.

Освещение помещения естественным светом в достаточном количестве даёт два положительных эффекта:

1. Сокращаются энергозатраты на освещение искусственное, а значит экономятся средства.
2. Находящиеся в помещении люди меньше устают от искусственного освещения, которое, в отличие от естественного, всегда негативно влияет на глаза. Это положительно сказывается, во-первых, на их здоровье, а во-вторых — на производительности труда.

Фонари располагаются в самом верху, а ведь именно туда в результате конвекции устремляются тёплый отработанный воздух и горячий дым. Таким образом, можно значительно сократить мощность систем вентиляции и дымоудаления, а в ряде случаев — и вовсе без них обойтись.

Вместе с тем, после установки фонаря нужно быть готовым к некоторым нежелательным моментам:

1. На крыше появляется слабое место: светопропускающее покрытие может быть разбито крупным градом или тяжёлым предметом, упавшим во время урагана. Правда, на современном этапе применяются достаточно прочные материалы, способные выдержать подобные нагрузки (бронированное стекло и др.).
2. Увеличиваются теплопотери через крышу: даже самые энергосберегающие виды прозрачных материалов все равно имеют гораздо большую теплопроводность, чем толстый слой минеральной ваты или пенопласта, который находился бы на месте фонаря при его отсутствии.
3. За качественный и прочный фонарь придётся выложить значительную сумму.

Виды зенитных фонарей

Классифицировать фонари можно по целому ряду признаков.

Возможность распахивания створки

По данному признаку фонари делятся на:

1. Глухие. Открывать такой фонарь нельзя, так что он может выполнять только одну функцию — служить источником естественного освещения.
2. Открывающиеся. Как ясно из названия, створку можно открыть, обеспечив тем самым проветривание или дымоудаление.

Створка может открываться:

• вручную: при помощи подсоединённой к ней длинной штанги;
• при помощи электро- или пневмопривода.

Современные фонари с приводом комплектуются датчиками, благодаря которым проём автоматически закрывается при появлении осадков и открывается при обнаружении в помещении дыма или высокой температуры.

Существуют автоматически открывающиеся фонари с аккумуляторами — они не зависят от работоспособности электросети.

Форма фонаря в плане

Форма в плане может быть:

• круглой;
• прямоугольной;
• многоугольной.

Материал светопропускающего элемента

Используются различные виды стекла (обычное, триплекс и др.) и прозрачные полимеры — органическое стекло, поликарбонат, светопропускающая разновидность ПВХ, полиэфир и пр.

О преимуществах и недостатках наиболее часто применяемых материалов поговорим в разделе о проектировании.

Форма светопропускающего элемента

Применяются такие варианты:

• плоский элемент;
• двускатный;
• в виде пирамиды;
• криволинейный: в виде арки или купола.

Криволинейные элементы изготавливают преимущественно из полимеров. При этом пластик превращается в предварительно напряжённую конструкцию, в силу чего становится намного более прочным.

Пирамидальная конструкция при большом угле наклона граней менее подвержена ударам градин.

Огнестойкость

Зенитные фонари, светопропускающие элементы которых изготовлены из оргстекла, стеклопластика и прочих полимерных материалов, можно применять:

• в зданиях I и II степеней огнестойкости;
• в помещениях категорий Г и Д, если используемые материалы покрытия относятся к группам НГ, Г1, Г2.

Для изготовления огнестойких (противопожарных) фонарей используется пожаростойкое стекло. При выборе такого изделия необходимо руководствоваться нормируемым пределом огнестойкости крыши. Устанавливаются огнестойкие зенитные фонари на торговых центрах, бассейнах, спортзалах, производственных цехах.

Предел огнестойкости нормируется по потере:

• несущей способности R;
• целостности E;
• теплоизолирующей способности I.

Производятся световые фонари со степенью огнестойкости REI 30, 45, 60 минут. Эти цифры означают, через какой временной промежуток конструкция перестанет служить противопожарной преградой.

Конструктивное исполнение

Фонари бывают:

1. Точечными. По размерам напоминают обычное окно, предназначены для освещения небольшой зоны.
2. Ленточными. Имеют большую протяжённость и устанавливаются вдоль почти всей крыши. Применяются в больших постройках, таких как ангары, складские помещения, цеха промышленных предприятий, торговые павильоны.

   

Материал рамы и контура опирания

Эти элементы могут изготавливаться:

• из стальных профилей;
• из алюминиевых профилей — более предпочтительный вариант, так как алюминий обладает коррозионной устойчивостью и очень мало весит;
• деревянные бруски (применяются в очень редких случаях).

Наличие светопроводящей шахты

Фонари с такими шахтами устанавливаются в помещения с подшивными (подвесными) потолками. Шахта — это короб с зеркальным покрытием изнутри, который проводится сквозь потолок.

Видео: зенитный фонарь из стеклопакетов

Конструкция зенитного фонаря

Устройство зенитного фонаря рассмотрим на следующем примере:

Вот из каких деталей состоит модель со стеклопакетом в качестве светопропускающего элемента:

1. Стеклопакет.
2. Стакан или опорный контур.
3. Нащельник.
4. Прокладка уплотнительная из резины.
5. Болт.
6. Стальная предохранительная сетка (на случай если стекло разобьётся).
7. Уплотнитель.
8. Элемент прижимной.
9. Элемент упорный.
10. Мастика для герметизации.
11. Винт.
12. Фартук: препятствует попаданию воды в стык между стаканом и кровельным покрытием.
13. Гидроизолирующий рулонный материал.
14. Теплоизолятор.
15. Пароизоляционная плёнка.

На открывающихся фонарях дополнительно имеется механизм открывания.

Популярные производители

Удобные и надёжные зенитные фонари выпускаются под следующими марками:

Velux

Известная компания из Дании, зенитные фонари которой относятся к категории элитных. Можно сказать, что производитель специализируется на выпуске конструкций для частных домов — фонари для цехов или торговых павильонов занимают совсем незначительную долю ассортимента.

Для продукции Velux характерными являются следующие особенности:

• соответствие российскому климату;
• стакан утеплён пенополистиролом;
• рама выполнена из ПВХ-профилей;
• светопропускающий элемент изготовлен из триплекса или оргстекла (можно заказать в матовом исполнении);
• опционально устанавливается штора-плиссе;
• фонарь выполнен в футуристическом дизайне и напоминает тарелку НЛО.

Также фонари данного производителя отличает высокая стоимость:

• глухая модель размером 60х60 см стоит 15 тыс. руб., открывающаяся — 45 тыс. руб.;
• то же размером 1х1 м — 20,6 тыс. руб. и 51,3 тыс. руб.;
• самая большая модель размером 1,2х1,2 м стоит 24,6 тыс. руб. (в глухом исполнении) и 56 тыс. руб. (открывающаяся версия).

Самая дешёвая штора-плиссе стоит 9 тыс. руб.

Caoduro

Ещё один гигант индустрии остекления, на этот раз из Италии. Именно эта компания занималась изготовлением прозрачных крыш расположенного на Красной Пресне Экспоцентра, домодедовского аэроотеля, гостиницы «Молодёжная» и целого ряда других известных строений Москвы и прочих городов.

Данный производитель выпускает как точечные, так и ленточные зенитные фонари. Они могут комплектоваться фотоэлементами (солнечными батареями), обеспечивающими автономную работу электропривода открывания. Широко применяются датчики, по сигналу которых осуществляется автоматическое открывание или закрывание фонаря в зависимости от погодных условий или наличия дыма внутри помещения.

Размеры точечных фонарей варьируются в пределах от 45х45 см до 2х2 м, светопропускающий элемент изготавливается из поликарбоната или полиметилметакрилата.

Компания CaoDuro является ещё и разработчиком инновационных технологий в данной сфере. Её инженеры сумели создать купол 8-ми м в диаметре, полностью выполненный из прозрачного материала, то есть без применения несущих профилей (самонесущая конструкция). Причём такая конструкция может быть как однослойной, так и двухслойной («утеплённый» вариант).

Lamilux

Немецкий производитель, который также неоднократно отметился на известных российских объектах общественного назначения: здание НПО «Астрофизика», павильон «ЛексусРольф», технопарк MLP и др.

«Изюминкой» фонарей от Lamilux является возможность практически молниеносного монтажа, что объясняется двумя обстоятельствами:

• разработана специальная «быстрая» система крепления, состоящая из монтажных планок и фланцев;
• конструкция фонаря позволяет осуществлять доставку на место в уже собранном виде.

Ассортимент продукции охватывает весь спектр задач по кровельному остеклению. Выпускаются следующие виды фонарей:

• точечные;
• ленточные.

Первая группа включает в себя зенитные фонари:

• выпуклые — серии F100 и F100 Glass (двойное остекление);
• плоские — серия FE;
• пирамидальные — серия FP;
• двускатные — серия RW.

Стеклопластиковый стакан такого фонаря может иметь как круглую, так и прямоугольную форму.

Ленточные фонари делятся на:

• арочные — тип B;
• двускатные — тип C.

Модели могут оснащаться электроприводами разных типов, датчиками, системой дымоудаления.

Для остекления всей крыши производитель предлагает системы PR 60 и PR 60 EnergySave («утеплённый» вариант) со стальными профилями. Дополнительно можно заказать напыление из драгметаллов или установку солнечных батарей.

Цены рассчитываются отдельно для каждого конкретного случая. В среднем, фонарь серии F100 обходится в 12 – 24 тыс. руб.

Awak

Польский производитель бюджетных зенитных фонарей. Какие-либо технические изыски отсутствуют, но качество вполне приемлемое. Есть модели с ручным открыванием, есть и с приводом — электрическим или пневматическим (для объектов с повышенной взрывоопасностью).

Приводы могут увязываться с пожарной сигнализацией, но нагнетатели для откачивания дыма не устанавливаются (естественное дымоудаление).

«Лерон»

Чисто российский производитель, завод расположен в Туле. Выпускает арочные и двускатные ленточные фонари шириной до 6 м и точечные разных размеров. В моделях с автоматическим открыванием устанавливается система управления от итальянской компании Aprimatic.

Цены — доступные: фонарь размером 1х1 м стоит 20 – 21 тыс. руб., размером 1,5х1,5 м — 26 – 27 тыс. руб.

Schuco («Шуко»)

Известный во всём мире и отлично себя зарекомендовавший австрийский производитель оконных профилей успешно освоил и нишу кровельного остекления. Ассортимент продукции достаточно широк: профили изготавливаются как из стали, так и из алюминия; фонари выпускаются как плоские и двускатные, так и куполообразные или пирамидальные. В качестве заполнения может использоваться триплекс, витражное стекло, тонированное и другие.

Schuco является партнёром многих компаний, давно и успешно работающих в России. В качестве примера можно привести компании «КонтинентГрупп» и «Дойче Фасад». Именно профили «Шуко» часто используют при устройстве стеклянных крыш в виде романского купола или египетской пирамиды (средиземноморский стиль). Причина востребованности заключается не только в их надёжности, но и в доступности: в некоторых проектах подобная крыша обходилась всего в 7,5 тыс. руб./кв. м.

Zenit

Под этой маркой выпускаются глухие ленточные фонари двух серий: Standart Zenit ST и Premium Zenit Pro. Конструкции изготавливаются в лучших традициях кровельного остекления:

• алюминиевые профили снабжены рёбрами жёсткости, в силу чего они легко противостоят повышенным нагрузкам;
• есть защита от промерзания (в конструкции отсутствуют мостики холода, на которых могла бы конденсироваться влага);
• применён тройной барьер против протечек;
• светопропускающий элемент может иметь усиление, рассчитанное на применение в особо суровом климате.

На свою продукцию производитель даёт 5-летнюю гарантию.

«Аластра»

Основное направление деятельности данной компании — устройство вентилируемых фасадов. Но выполняются заказы и на кровельное остекление, причём с предоставлением гарантии на выполненные работы.

Все задействованные в строительных работах специалисты имеют высокую квалификацию, подтверждённую выданными Росстроем техническими свидетельствами.

Все проекты реализуются только с применением материалов высочайшего качества, прошедших соответствующую сертификацию в России.

Компания располагает современным оборудованием, в том числе и подъёмно-транспортным, что позволяет быстро решать задачи высокой сложности.

MCR Prolight

Владельцем данной торговой марки является компания Mercor. Можно отметить широкий ассортимент зенитных фонарей от данного производителя. Представлено множество вариантов с различными размерами проёма, высотой стакана, ориентированные как на плоские, так и на скатные крыши.

Компания берётся за изготовление фонарей с нестандартными размерами по индивидуальным заказам. Также имеется возможность выбрать толщину теплоизолятора на стакане, которая по умолчанию составляет 20 мм.

Материалом светопропускающего элемента может служить:

• поликарбонат ячеистый, толщина варьируется в пределах 10 – 25 мм, есть версии с различными прозрачностью и сопротивлением теплопередаче;
• акрил, из которого выполняются купола с числом слоёв от 1-го до 3-х;
• литой поликарбонат.

Стакан может быть прямым, наклонным и круглым.

Indu Light

Данная компания не только сама занимается производством зенитных фонарей, но и является официальным и единственным импортёром другого известного производителя — компании Eternit Flachdach. Также она тесно сотрудничает с компанией Rodeca, которая специализируется на производстве из поликарбоната светопропускающих строительных конструкций.

Проектирование зенитных фонарей и предъявляемые к ним требования

При проектировании фонарей следует руководствоваться требованиями документа МДС 31–8.2002 «Рекомендации по проектированию и устройству фонарей для естественного освещения помещений». Также разработан ряд документов, определяющих порядок фактических характеристик изделия. Например, ГОСТ Р 54850–211 «Окна мансардные и зенитные фонари. Методы определения сопротивления теплопередаче».

Если зенитный фонарь предполагается использовать для дымоудаления, то его размеры следует принимать с учётом требований СНиП 2.04.05–91*У «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

Требования к светопропускающим материалам изложены в таких документах, как ГОСТ 111–2001 (стекло листовое), ГОСТ 24866–99 (одно- и двухкамерные клеёные стеклопакеты), ГОСТ 22160–76 (2-слойные купола из оргстекла), а также технических условиях (сотовый поликарбонат, волнистые листы прозрачного ПВХ и пр.).

Важнейшим этапом проектирования является выбор светопропускающего материала. Традиционное стекло сегодня по большинству технических характеристик проигрывает полимерам. Судите сами:

1. Коэффициент светопропускания у самых прозрачных видов силикатного стекла (листовое и закалённое строительное) составляет 0,85 – 0,87, тогда как у органического стекла этот же показатель составляет 0,9, у поликарбоната и ПВХ — по 0,85. Другие виды минерального стекла, как, например, защитное многослойное или энергосберегающее, имеют ещё более низкий показатель прозрачности — от 0,6 до 0,8.
2. Минеральное стекло весит больше пластика: его удельный вес составляет 2500 кг/куб. м, тогда как у полимеров — только 1200 – 1400 кг/куб. м.
3. Коэффициент теплопроводности минерального стекла составляет 0,76 Вт/м*С, в виде вакуумного стеклопакета — 0,5 Вт/м*С. У полимеров же этот показатель составляет всего 0,16 – 0,2 Вт/м*С.
4. Полимеры являются пластичными, а минеральное стекло — хрупким. При ударе обычное стекло рассыпается на несколько тяжёлых острых обломков, из-за чего под ним приходится устанавливать защитную сетку. Пластиковый же купол только треснет, а во многих случаях и останется целым, спружинив удар.

Но есть у стекла и важные преимущества:

1. Оно является негорючим и имеет высокую температуру плавления, в чём пластмассы ему сильно уступают: органическое стекло имеет класс горючести Г3 или Г4, поликарбонат и ПВХ — Г2 и Г3. Температура плавления у полимеров также относительно низкая.
2. Стекло намного меньше меняется в размерах при изменении температуры: его коэффициент линейного расширения составляет всего 8,5 1/С, тогда как у пластика этот показатель составляет 60 – 80 1/С.
3. Самое главное — стекло намного твёрже пластмассы, поэтому оно не истирается пылью и песком. Полимеры же из-за абразивного воздействия могут очень быстро исцарапаться и утратить при этом значительную часть прозрачности.

Если в качестве прозрачного элемента решено использовать стекло, то конструкция проектируемого фонаря должна обеспечивать его опирание по всему периметру.

Приведём основные требования, излагаемые в МДС 31–8.2002:

1. Стакан должен иметь высоту не менее 30 см — тогда фонарь не будет закрываться накопившимся на крыше снегом.
2. Минимальный угол наклона светопропускающих элементов относительно горизонтальной плоскости составляет 12 градусов.
3. Стакан можно делать с наклонными стенками, но при этом они могут отклоняться от вертикали не более, чем на 30 градусов.

Стакан фонаря можно изготавливать из таких материалов:

• тонколистовая сталь;
• холодногнутые стальные профили;
• алюминиевые листы и профили;
• стеклопластик;
• асбестоцементные листы.

Рама или каркас, на который опирается светопропускающее полотно, изготавливаются из стальных либо алюминиевых профилей. Полотно крепится в раме при помощи нащельников (штапиков), прикручиваемых к раме саморезами.

Проектировщику необходимо также учесть и такие требования:

1. Крепление и уплотнение полотна нужно конструировать так, чтобы оно имело возможность свободно расширяться при изменении температуры.
2. Необходимо предусмотреть утепление стакана и защиту его от коррозии. Наиболее эффективными утеплителями являются жёсткие и полужёсткие плиты из минеральной ваты плотностью до 250 кг/куб. м (материал является негорючим) и пенополистирольные плиты марки ПСБ-С с наличием в составе антипиреновых добавок (класс горючести — Г1). Материал наклеивается при помощи горячебитумной мастики, обладающей теплостойкостью до 100 С.
3. Светопропускающий элемент устанавливается в раму на полимерном профилированном уплотнителе. Такие же уплотнители устанавливаются между отдельными фрагментами полотна, если оно является сборным. При необходимости щели дополнительно герметизируют вспененными полимерами (монтажная пена) и силиконовым герметиком для наружных работ.
4. Необходимо предусмотреть защиту всех полимерных уплотнителей от прямого воздействия солнечных лучей (ультрафиолет разрушает эти материалы) при помощи фартука или нащельников.
5. Материалом для фартука обычно служит оцинкованная сталь толщиной от 0,5 до 0,7 мм.
6. Если фонарь комплектуется светопроводящей шахтой (для помещений с подвесными потолками), то стенки этой шахты и стакан изнутри должны быть окрашены или облицованы материалом с коэффициентом отражения не ниже 0,85.
7. Защитная сетка под заполнением из минерального стекла должна выполняться из оцинкованной проволоки диаметром 2 мм и иметь размер ячейки 50х50 мм. Сетка вваривается в раму из арматуры или гнутого уголка, которая подвешивается на приваренных внутри стакана крюках. Если в остеклении со стороны помещения установлено защитное многослойное стекло либо оклеенное полимерной плёнкой, сетку устанавливать не нужно.

На неутеплённых кровлях, покрытых шифером или профнастилом, допускается устройство светопропускающего проёма путём замены листа покрытия или его фрагмента прозрачным листом из ПВХ такого же профиля. ПВХ-лист прикручивается так же, как и все остальные: в гребни волн вкручиваются саморезы или болты с уплотняющими шайбами.

Область применения фонарей со светопропускающим элементом из материала с классом горючести Г3 или Г4 ограничена:

• здание должно иметь степень огнестойкости I, II или III и класс пожарной опасности С0;
• помещение, над которым установлен фонарь, должно иметь категорию по пожарной опасности и взрывоопасности В4, Г или Д;
• кровля должна быть покрыта негорючим материалом или относящимся к группе горючести Г1, либо рубероидом с засыпкой гравием или крупной каменной крошкой;
• суммарная площадь фонарей не должна превышать 15% площади кровли.

Максимально допустимая площадь фонаря составляет:

• при удельном весе прозрачного заполнения до 10 кг/кв. м: 18 кв. м;
• при удельном весе от 10 до 20 кг/кв. м: 12 кв. м.

Из соображений пожарной безопасности определяется минимально допустимое расстояние в свету между фонарями:

• при площади 1-го фонаря от 6 до 18 кв. м: 6 м;
• при площади до 6 кв. м: 3 м.

Также в документе МДС 31–8.2002 приводятся формулы для расчёта требуемого сопротивления теплопередаче (раздел 3.5), при котором в данных климатических условиях на внутренних поверхностях фонаря не конденсируется влага, и необходимого сопротивления воздухопроницанию.

Монтаж зенитного фонаря

В общем случае при установке фонаря выполняют такие операции:

1. На опорном периметре, куда будет устанавливаться стакан фонаря, закрепляют уплотнительный материал.
2. Если он (периметр) выполнен из деревянных брусков или стальных профилей, то есть установка производится на стропильную крышу, приклеивают на специальную мастику профилированный резиновый уплотнитель.
3. Если крыша представляет собой бетонную плиту со световым проёмом, то нужно сначала зачистить края проёма болгаркой, а после уложить на него полосу рубероида (можно бикроста) и уплотнитель из резины.
4. Стакан фонаря поднимается автокраном на крышу и устанавливается на опорный периметр. После этого его нужно прикрутить: к бетонной плите — анкерными болтами, к стропильной системе — саморезами или обычными болтами с гайками. Крепёж должен пронизывать установленный ранее уплотнитель.
5. Далее по периметру стакана сверху крепится уплотнительная лента, для чего используются винты с потайной головкой, ввинчиваемые через каждые в 5–6 см.
6. На уплотнительную ленту укладывается рама фонаря. Если она имеет петли для открывания, их нужно приварить или прикрутить к каркасу. Если открывание не предусмотрено, раму просто прикручивают сквозь уплотнитель винтами.

   

7. В раму укладывается ещё одна уплотнительная лента и сразу на неё — светопропускающее полотно.
8. Полотно фиксируется штапиками. Часто в этом качестве используют квадратные алюминиевые трубки. Под штапики также укладывают уплотнитель либо наносят силиконовый герметик для наружных работ, после чего их прикручивают винтами к раме.
9. Герметизацию места примыкания кровельного покрытия к стакану фонаря выполняют при помощи фартука либо выполненного из оцинкованной стали «воротника» подобно тому, как оформляется примыкание кровли к стене или дымоотводящей трубе.

Видео: установка зенитного фонаря

Конечно, зенитный фонарь — дорогое удовольствие. Но затраты на его приобретение и установку окупятся за счёт экономии электроэнергии, которая, к слову, постоянно дорожает. Важно помнить, что монтаж данной конструкции может производить только работник, имеющий допуск на проведение высотных работ.