Зенитные фонари: расчёт, монтаж, ремонт

Человек чувствует себя комфортнее при дневном свете. Поэтому в домах для дополнительного естественного освещения применяется остекление стен с использованием множества нестандартных стеклопакетов. Но бывают случаи, когда конструкция здания не позволяет установить окна больших размеров. Вот тогда отличным выходом является установка на крыше зенитных фонарей.

Что такое зенитные фонари, для чего и где они используются

Зенитный или световой купол (эркер) относится к необычным архитектурным решениям. Его название связано с тем, что через такую конструкцию можно наблюдать солнце в зените. Дизайнерские зенитные фонари помогают удлинять световой день в доме и значительно экономить электроэнергию. Эти конструкции сейчас активно используются не только при создании промышленных зданий, но и в зарубежном частном строительстве. Ведь они также становятся оригинальным декоративным элементом, выгодно выделяющим строение на фоне других построек.

В России многие владельцы частных домов либо не знают об этих конструкциях, либо не доверяют им. Есть заблуждение, что зимой такой фонарь покрывается снегом и становится бесполезным, но это не так. Зенитный фонарь выступает над поверхностью крыши минимум на 30–60 см, поэтому снег с него хорошо сдувается. Также этому способствует его наклонная или сферическая поверхность.

Область применения прозрачных конструкций:

• производственные помещения;
• склады;
• торговые центры;
• развлекательные и спортивные сооружения;
• частное домостроение.

Для изготовления зенитных фонарей используются прочные материалы и ударостойкое стекло. Хотя их установка довольно сложна и проводится только профессионалами, но популярность среди владельцев частных домов тоже растёт. Это объясняется рядом преимуществ:

• увеличивают естественное освещение помещения, что актуально в короткие зимние дни, позволяют экономить электроэнергию;
• украшают здание;
• прочны и долговечны;
• обладают высоким уровнем безопасности (защита от проникновения извне);
• на них не скапливается снег (в отличие от мансардных окон, выполняющих похожие функции);
• герметичность конструкции предотвращает образование конденсата;
• воздушная прослойка между слоями купола обеспечивает тепло- и звукоизоляцию.

Основание зенитных фонарей, примыкающее к крыше, делается любой формы. Для остекления купола используются стеклопакеты или одинарные стёкла. Обычно такие конструкции делаются глухими, но для обеспечения вентиляции снабжаются специальными приспособлениями.

Зенитные фонари устанавливаются на всех видах крыш и отлично вписываются в разные архитектурные ансамбли.

Требования к конструкции

Зенитный фонарь — это купол, прикреплённый к основанию. Нижняя часть конструкции врезается под кровельный пирог и монтируется на основание крыши. Общая схема устройства зенитного фонаря включает в себя:

• основание;
• раму — устанавливается в проём крыши, имеет окантовку из пластикового или алюминиевого профиля;
• прозрачное покрытие — пропускает свет (стекло, обычный или ячеистый поликарбонат, акрил, полиэфирные плиты);
• устройства открывания/закрывания — глухой фонарь используется только для освещения помещения, а открывающиеся обеспечивают ещё и вентиляцию; способ открывания фонаря бывает ручным или электроприводным.

Исследования показали, что для человека эффективнее и комфортнее потолочный свет, идущий сквозь зенитные фонари, чем боковой, поступающий через окна. Но такие элементы важно правильно разместить, и тогда они обеспечат равномерную освещённость всего помещения или отдельной его зоны. При определении места установки зенитных фонарей и их размеров необходимо учитывать особенности вентиляционной и противопожарной системы в здании.

Разновидности зенитных фонарей

Главное в зенитном фонаре — его форма. Он изготавливается в виде призмы, пирамиды, купола, кристалла и т. д. Форма влияет и на внешний вид конструкции, и на её светопропускную способность. Если боковые стенки поднять выше, то в помещение будет попадать больше света в утренние и вечерние часы. А куполообразная конструкция окажется более устойчивой к снеговым и ветровым нагрузкам.

Можно изготовить зенитный фонарь практически любой формы, но если стандартные модели прошли испытания в конкретном климате, то при создании экспериментальных вариантов не всегда есть возможность точно рассчитать нагрузку, которую способна выдержать конструкция.

По типу конструкции зенитный фонарь бывает:

• точечным;
• ленточным (длинные полосы);
• панельным (короткие полосы).

По функциональным возможностям фонари подразделяются на:

• противопожарные;
• осветительные;
• вентиляционные;
• декоративные;
• комбинированные.

Дополнительно существует разделение на глухие и открывающиеся модели.

Автоматический фонарь дымоудаления

Основная функция зенитного фонаря дымоудаления — быстрое устранение дыма из помещения с автоматическим проветриванием. Такие конструкции оснащаются электрическим или пневматическим приводом. Последний вариант используется в промышленных зданиях. Чтобы такая система работала надёжно и обеспечивала безопасность помещения, её расчёт и установку должны проводить специалисты.

Принцип работы простой: к системе управления фонарём подключается температурный датчик и датчики задымления. Когда они срабатывают, включается система пожаротушения, автоматически открываются люки, дым удаляется.

По ГОСТ Р 53301–2009 на открывание фонаря дымоудаления отводится не более 90 секунд с момента срабатывания системы пожаротушения, а сам фонарь должен открываться минимум на 90 градусов.

У большинства современных моделей открытие происходит за 5–7 секунд, а угол открывания доходит до 172 градусов. В дополнение к этому есть возможность принудительного открывания при помощи кнопки или запуска программы периодического автопроветривания помещения.

Глухая конструкция фонаря

Зенитный фонарь глухой конструкции не принимает участия в вентиляции помещения, поэтому устанавливается только там, где есть другие проветривающие системы. Наличие качественного стеклопакета «триплекс» с тройным стеклом обеспечивает высокую надёжность, защиту от негативного воздействия солнечных лучей, хорошую тепло- и звукоизоляцию.

Для фильтрации солнечных лучей можно установить специальный прозрачный экран. Лучи через него проходят, поэтому в комнате сохраняется комфортная температура. Крепится экран изнутри помещения, работает от солнечной энергии, а управляется дистанционно. Для смягчения поступающего света и для декорирования помещения изнутри подвешиваются шторы-плиссе.

Ленточные зенитные фонари

Ленточный зенитный фонарь (или «световая полоса») используется на больших зданиях. Длина таких конструкций достигает нескольких десятков метров, поэтому они отлично освещают помещение днём.

Основные их преимущества:

• высокая светопропускная способность за счёт своих размеров;
• делаются как глухими, так и с вентиляцией;
• аккуратный внешний вид.

Устанавливаются на разное кровельное покрытие. Монтируются как вдоль, так и поперёк конька: всё зависит от размеров и конструкции крыши.

Точечный фонарь

Точечные зенитные фонари монтируются на крышах, уклон которых не превышает 25 градусов, используются не только для освещения, но и для вентиляции. Большой выбор всевозможных конструкций позволяет подобрать вариант для любого типа крыши и на любой вкус.

Плюсы точечного фонаря:

• практичность, удобство при монтаже;
• экономия денежных затрат;
• повышение противопожарной безопасности здания, обеспечение быстрого проветривания;
• устойчивость к воздействию ветра, осадков и солнечных лучей.

Видео: крупный зенитный фонарь на крыше здания

Правила расчёта размера и пропускной способности зенитного фонаря

Большое значение при выборе модели фонаря имеет конструкция крыши. Если, например, она скатная остроугольная, то установить многоугольный купол не получится. И придётся остановиться на плоском варианте.

Необходимо правильно рассчитать размеры светового фонаря: слишком маленькая конструкция не будет выполнять своего назначения, а большая ослабит конструкцию крыши.

Ещё нужно определиться с количеством фонарей (сколько из них будет открывающихся) и продумать их расположение на крыше. Для равномерной освещённости помещения специалисты рекомендуют лучше устанавливать несколько точечных зенитных фонарей небольшого размера, чем одну массивную конструкцию.

Правильно провести расчёт сможет только специалист. Но есть специальные онлайн-программы, при помощи которых, зная все необходимые параметры, можно выполнить расчёты самостоятельно. Чтобы правильно определить величину проёма, который неопасно сделать в перекрытии, надо учесть размер плиты, материал перекрытия, размещение рёбер жёсткости и другие факторы. Не стоит использовать готовые чертежи зенитных фонарей без учёта типа перекрытия на конкретном здании. Некоторые фирмы делают проекты без выезда на место проведения работ, но лучше им не доверять.

При самостоятельных расчётах необходимо учитывать нормативы:

• над поверхностью крыши купол должен выступать минимум на 30–60 см;
• площадь остекления может быть не менее 2 м², а при использовании светопрозрачных полимеров — не более 10 м^2;
• угол наклона граней не может превышать 30 градусов (у высоких куполов — не более 15 градусов);
• если высота помещения меньше 7 м, то лучше устанавливать точные фонари; для более высоких помещений используются ленточные конструкции;
• между куполами с полимерными стёклами должно быть не менее 3 м, а если они большие, то не менее 4,5 м;
• для обслуживания зенитного фонаря вокруг него оставляется свободное место: 1 метр со всех сторон;
• при покрытии фонаря стеклом допускается его максимальный прогиб не более 1/200, а если устанавливаются стеклопакеты, то не более 1/500;
• если поверхность купола криволинейная, то внутреннее стекло не должно быть тоньше 2,5 мм, а наружное — 4 мм;
• опорный стакан (основание) должен быть такого размера, чтобы две его стороны обязательно опирались на несущую конструкцию крыши.

Для расчёта площади проёмов используется следующая формула: 100 S_ф/S_п = (e_н K_з η_ф) /(τ_о r_ф K_ф), где:

• S_ф — площадь световых проёмов, м²;
• S_п — площадь пола помещения, м²;
• e_н — нормированное значение коэффициента естественного освещения, %;
• K_з — коэффициент запаса фонаря: он учитывает ухудшение светопропускной характеристики фонаря из-за загрязнения и старения поверхности;
• η_ф — световая характеристика фонаря;
• τ_о — общий коэффициент светопропускания проёма;
• r_ф — коэффициент, учитывающий увеличение естественного освещения за счёт отражения света от поверхностей помещения;
• K_ф — коэффициент, учитывающий свет, отражённый от поверхности фонаря.

Значения e_н, η_ф, τ_о, r_ф, K_ф берутся из таблиц, которые можно найти в специальной литературе.

Определив общую площадь световых проёмов, её делят на размер одного зенитного фонаря и получают необходимое количество. После этого фонари распределяют по поверхности крыши равномерно или в тех местах, где требуется максимальная освещённость. Для использования ленточной конструкции определяется её длина.

Из чего можно сделать зенитный фонарь своими руками

Для рамы зенитного фонаря используется алюминиевый/стальной профиль или клееный брус. Если у вас есть соответствующие навыки и необходимое оборудование, то сделать её можно своими руками. Для основания подходит и многокамерный термопрофиль, применяемый для создания металлопластиковых окон.

Чаще всего для изготовления фонаря применяется алюминий, так как он имеет небольшой вес и не подвергается коррозии. Главным его недостатком является высокая теплопроводность. Поэтому, чтобы исключить промерзание системы, монтируется термомост из полимерных материалов.

Застекление рамы проводится с помощью одно- или двухкамерного стеклопакета. В некоторых случаях ставятся обогреваемые стеклопакеты, закалённое стекло или листы поликарбоната.

Фонарь из поликарбоната

Поликарбонат при небольшом весе является довольно прочным материалом, с ним легче работать. Он дешевле и доступнее стекла, поэтому часто используется для покрытия зенитных фонарей. Однако главный недостаток этого материала в том, что со временем его поверхность тускнеет, светопропускная способность снижается.

Хотя теплоотдача у поликарбоната невысокая, но чтобы её ещё снизить, между листами пластика ставятся специальные прослойки или делается термопоглощающее тонирование.

Видео: покрытие разбитого зенитного фонаря поликарбонатом

Фонарь из стекла

В таких конструкциях применяется закалённое стекло или стеклопакет из двух/трёх стёкол с прослойкой специальной изолирующей плёнки, уменьшающей теплоотдачу. Но обычно закалённое стекло устанавливается снаружи, а «триплекс» добавляется изнутри помещения.

Плюсы стеклянного покрытия: дольше сохраняет прозрачность, при нагреве не расширяется, легко чистится. Минусы: для создания конструкций сложной формы применение стекла неудобно, а иногда и невозможно. Стеклянный зенитный фонарь имеет большой вес и обходится дороже, чем поликарбонатный.

Видео: пошаговая инструкция установки зенитного фонаря дымоудаления на плоскую крышу

Особенности монтажа

Если хочется сэкономить средства, есть свободное время, желание и навыки выполнения строительно-монтажных работ, то справиться с установкой зенитного фонаря можно своими силами. Ставится фонарь на крыше с жилым чердачным помещением или в случае, если чердака в доме нет.

Порядок выполнения работ будет следующим:

1. Подготовительные мероприятия — с кровли удаляется грязь и мусор, поверхность промывается. Лучше всего, чтобы установка зенитного фонаря выполнялась на стадии строительства дома, тогда вероятность повреждения крыши будет минимальной.
2. Установка основания (стакана) — основание устанавливается и закрепляется по краю подготовленного проёма. Обеспечивается тепло- и звукоизоляция вспененным полиэтиленом или битумной мастикой.
3. Крепление рамы — рама монтируется в подготовленное основание: в него встроены специальные крепления, надёжно соединяющие конструкцию в единую систему. Между основанием и рамой не допускаются щели, поэтому по периметру прокладывается специальный резиновый уплотнитель.
   

   Во время установки рамы зенитного фонаря нельзя допускать смещения или перекоса направляющих элементов

4. Остекление — в глухом фонаре поликарбонат или стеклопакет укладывается на внутренний край рамы и сверху фиксируется штапиками, а в открывающейся конструкции створка крепится к раме на прочных петлях. После её установки регулируется плотность и равномерность закрывания.
   

   От надёжности крепления стекла к профилю будет зависеть целостность всей конструкции

5. Установка механизма открывания — после навешивания створки фонаря монтируется механизм открывания:
   • механический — крепится штанга необходимой длины, соединяющаяся с ручкой фонаря;
   • электрический — привод управляется дистанционно, подключается к электросети или имеет автономный источник питания.
     

     Для открывания зенитного фонаря удобно использовать электрический или пневматический привод

Если же планируется устанавливать ленточный или большой точечный зенитный фонарь, то лучше пригласить специалистов, так как вес таких конструкций большой, самостоятельно справиться с их монтажом не получится.

Видео: остекление зенитного фонаря большого размера

Ремонт прозрачных установок на крыше

На зенитный фонарь постоянно воздействуют солнечные лучи, дождь, ветер и снег. Да и со временем изоляционные характеристики монтажной пены, герметиков, уплотнителей снижаются. Всё это приводит к уменьшению светопропускной способности и появлению протечек.

Для увеличения срока службы зенитных фонарей необходимо весной и осенью проводить осмотры. При выявлении неисправностей надо сразу их устранять.

Во время осмотра конструкции оценивается состояние остекления, уплотнителей и работоспособность элементов открывания створки. Основные виды поломок зенитных фонарей и способы их устранения:

1. Снижение светопропускной способности — происходит из-за загрязнения стекла или от образования наледи и конденсата. Устраняется путём очистки поверхности водой или с применением специальных моющих средств.
   

   Необходимо периодически чистить зенитные фонари, иначе их светопропускная способность уменьшается

2. Протечки — появляются из-за повреждения отдельных элементов или при снижении гидроизоляционных характеристик уплотнителей. Требуется их заменить.
   

   При повреждении уплотнителей могут возникать протечки зенитного фонаря

3. Повышенная воздухопроницаемость — повреждено остекление или рама, покосилась створка или отслоился уплотнитель.
4. Повреждение остекления — происходит во время неправильного монтажа или обслуживания, а также вследствие температурной деформации частей рамы или основания. Необходима замена повреждённых элементов.
   

   При повреждении остекления проводится замена данного элемента и качественная гидроизоляция стыков

5. Образование наледи/инея на внутренней поверхности — из-за нарушений при проведении теплоизоляции конструкции или негерметичного стеклопакета. В этом случае фонарь (или его съёмная стеклянная часть) подлежит замене.
6. Поломка механизма открывания — возникает из-за неправильной эксплуатации или износа некоторых мелких соединительных деталей. Придётся поставить новый механизм.

Видео: восстановление герметичности зенитного фонаря

В нашей стране в частных домах зенитные фонари используются редко. Но если правильно рассчитать и установить такую конструкцию, то это будет не только источник дополнительного дневного света в доме, но и эффективная система вентиляции и дымоудаления.