CC BY
23
УДК [725.1+728]:628.9
doi: 10.55287/22275398 2022 4 155
ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЕСТЕСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ В АРХИТЕКТУРЕ ЗДАНИЙ РАЗНОГО ТИПА1
О. П. Фёдоров А. Е. Вигурская
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, г. Санкт-Петербург
Аннотация
В статье, на основе предлагаемого перечня принципов учёта естественного освещения и списка факторов-задач, возникающих при проектировании естественного освещения в зданиях, предпринята попытка выявить взаимосвязь между данными принципами, факторами-задачами и типологией архитектурных объектов. В результате исследования методами визуального анализа и экспертного опроса определены приоритетные факторы-задачи и характерные принципы для объектов различного функционального назначения.
Ключевые слова
архитектурное проектирование, естественное освещение, световые решения, архитектурно-художественный образ
Дата поступления в редакцию
14.12.2022
Дата принятия к печати
20.12.2022
<
>
1-
*
ш
1-
X
а
<
ш
ОС
о
1-
и
ш
1-
м
X
и
ОС
<
В процессе проектирования зданий определённого функционального назначения должны учитываться тип и особенности естественного освещения будущих объектов. В статье определяются особенности использования освещения в объектах разной типологии. Для этого сформирован перечень наиболее распространённых типов объектов различного функционального назначения. Проведён анализ таких объектов, а также литературных источников, заключающийся в выявлении и уточнении известных архитектурной науке принципов использования естественного света и факторов, влияющих на архитектурные решения в части естественного освещения, изучены используемые в данных объектах объёмно-планировочные и конструктивные решения. Гипотезой исследования является предположение о наличии взаимосвязи между принципами учёта естественного света, факторами, учитываемыми при проектировании естественного освещения и типом сооружения. Задачей—выявление таких связей в целях повышения качества проектных решений и учета возможностей естественного света в архитектуре.
Архитектурно-строительная типология зданий классифицирует и изучает объекты по таким признакам как функциональное назначение, тип, объёмно-планировочные параметры, закономерности
1 По материалам доклада на VII Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы истории
и теории архитектуры». 9 ноября 2022 г.
Ш
К 5 X
Ф
Ф СО и о
о о
X
X
ф
5 °
< и
с Ф
6 & а ф > к I- X
а 2
■ о
ш й
. л
* §
8 5 О х
О н
:Ш £
9 х
с ю с о
■ и
о о
формообразования, градостроительные функции и требования к ним, эксплуатационные качества [1, 11, 19, 20]. В рамках исследования для анализа использована классификация по функциональному назначению зданий и рассмотрены различные типы (в соотв. с Табл. 1 и Табл. 2)
В рамках исследования использована методика анализа особенностей естественного освещения в архитектуре зданий [21] и поставлена задача сформировать перечень факторов, учитываемых при проектировании естественного освещения, с возможностью их ранжирования по приоритетности для зданий рассматриваемого функционального назначения. А также предложить перечень архитектурных принципов работы с естественным светом, определив наиболее актуальные и востребованные из них в зависимости от функционального назначения объектов. Для выполнения этих задач был проведён анализ научной литературы, проанализировано 30 примеров зданий различного типа и проведён экспертный опрос.
Режим освещения играет большую роль в восприятии сооружения, он так же важен, как и архитектурная форма, используемые материалы, грамотная планировка. Он оказывает значимое влияние на ощущения человека: на его эмоциональное восприятие среды, комфорт жизнедеятельности и здоровье [3, 6, 7, 10, 12]. Особенности освещения определяют эстетическое качество среды, воздействуют на энергоэффективность здания и защищают от перегрева [18]. Также режим естественного освещения должен соответствовать установленным нормам, и учитывать такие критерии как равномерность, достаточность, отсутствие блескости и слепимости и др. Наличие данных предпосылок позволяет утверждать, что существует ряд факторов и задач, определяющих использование и учет естественного света при проектировании зданий.
После актуализации перечня факторов были проанализированы по 2 объекта каждого из выбранных типов сооружений. В процессе изучения применённых в них объёмно-планировочных конструктивных решений был актуализирован список принципов учёта естественного света, используемых при проектировании.
В результате анализа научных источников были выявлены следующие факторы использования естественного света и задачи, которые возникают при проектировании освещения зданий:
• «Здоровье: безопасность» — влияние света на физическое здоровье человека, минимизация опасности для физиологического состояния за счёт соответствия режима освещения санитарно-эпидемиологическим параметрам, обеспечение которых определяется нормами инсоляции; соответствие требованиям к естественному освещению при организации безопасной среды в чрезвычайных ситуациях, а также учет потребностей МГН.
• «Здоровье: комфорт» — влияние освещения на психологическое состояние, сохранение в помещении достаточного количества солнечного света, оказывающего позитивное воздействие на психологическое здоровье человека, обеспечивающего зрительный комфорт, не связанный с технологией деятельности.
• «Функция: удобство» — обеспечение грамотного для конкретного вида деятельности освещения пространства, обеспечение удобства и комфорта, связанного с технологией деятельности и функциональными процессами в здании.
• «Функция: адаптивность»—сохранение возможности трансформировать структуру и тип освещения в зависимости от мероприятий, проводимых в здании, и вида деятельности посетителей.
• «Экономичность»—уменьшение затрат на искусственное освещение и кондиционирование путём правильной организации естественного света и солнцезащиты.
• «Воздействие на эмоциональное восприятие» — формирование необходимого впечатления
у посетителя в зависимости от назначения сооружения, создание определенного архитектурного образа.
• «Эстетичность» — привлекательность, гармоничное визуальное восприятие здания.
При анализе различных архитектурных объектов (Таблица 1) на основе таких характеристик как расположение здания, энергоэффективность, особенности используемых материалов, его формы и зонирования, был составлен перечень принципов учёта естественного освещения в архитектуре:
• Принцип учёта погодных условий и движения Солнца основан на особенностях расположения здания, ведь в зависимости от движения Солнца и климатических особенностей территории архитектурные пространства и помещения имеют разные характеристики освещения
• Принцип связи интерьера с экстерьером обеспечивает открытость, визуальный комфорт, зрительное расширение пространства
• Принцип работы с тенями — обеспечение выразительности архитектурной формы сооружения и выявление рельефа поверхности Ы*^
• Принцип зонирования — создание эффекта разделения пространства на зоны через организацию режима естественного освещения ]□[
• Принцип использования отраженного света—защита от прямых солнечных лучей, создание равномерного освещения
• Принцип разнообразия геометрии проёмов — использование ритмики и расположения проёмов различной формы в создании эстетического образа сооружения
• Принцип использования геометрии форм—установление связи между архитектурной формой и расположением источника освещения, выражение и подчеркивание композиции за счет работы с крупными формами и их выявления с помощью светотеневой пластики
• Принцип применения световых акцентов — создание контрастных ярко освещенных акцентных зон с целью привлечения внимания к определенному объекту интерьера или фрагменту
«а
здания X
• Принцип учёта особенностей использования светопропускающих материалов — применение материалов с различными свойствами (степенью затемнения тонировки, цветом материала)
• Принцип учёта особенностей использования светоблокирующих устройств — обеспечение защиты от прямых солнечных лучей посредством применения архитектурных приёмов и конструктивных решений, создающее необходимый тип освещения
При проведении анализа с каждым из примеров сооружений разного типа были сопоставлены используемые принципы учёта естественного света (Таблица 1):
<
>
1-
*
ш
1-
X
а
<
ш
ОС
о
1-
и
ш
1-
м
X
и
ОС
<
Табл. 1 см. на следующей странице
Ю
К 5 X
Ф
Ф СО и о
о о
X
X
ф
5 °
< и
с Ф
6 & а ф > к I- X
а 2
■ о
ш й
. л
* §
8 5 О х
О н
:Ш £
9 х
с ю с о
■ и
о о
Таблица 1
Результаты анализа объектов (авт. Фёдоров О. П., Вигурская А.Е .)
Тип здания, принципы учёта естественного света
Примеры проанализированной архитектуры
Архитектурные приёмы и решения
Жилые
Наличие лоджий, перфорация, панорамное остекление (рис. 1, 2), сочетание ориентации лоджии и геометрии стен (рис. 2)
Рис. 1. Apartment Building Pagkrati by Demetrios Issaias — Tassis Papaioannou, Architects ATHENS, GREECE 2019
Рис. 2. Pipi Residential Building — Smart Design Studio, Bondi Beach, Australia 2020
Промышленные
-П- Ж W
Рис. 3. Jiangnan District Embroidered Garment Factory by Minax Architects CHANGSHU, CHINA 2021
Рис. 4. Facade Design of Tianjin Beichen Guangda, Waste-to-energy Plant by Atelier NiYang TIANJIN, CHINA 2021
Привязка декоративно-пластических решений здания к особенностям освещения, использование солн-цезащиты, световые полки, цвет материалов, применение тонирова-ного стекла (рис. 3, 4)
Торговые
3Û*. Ж
Рис. 5. SPMA Store by Atelier TAO+C SHANGHAI, CHINA 2021
Рис. 6. Porcelain Tiles in Poznan Plaza — Tubadzin 2019
Взаимодействие света и текстуры материалов, использование материалов с разными эстетическими свойствами, панорамное остекление (рис. 5, 6), верхнее освещение (рис. 6)
Выставочные
Рис. 7. Ren Ren Exhibition Hall by TJAD Original Design Studio SHANGHAI, CHINA 2020
Рис. 8. Promotion Center of High-Tech Park by Atelier Apeiron — SZAD BAODING, CHINA 2019
Панорамное остекление (рис. 7, 8), применение световых полок, верхний свет, использование светоблокирующих конструкций (рис. 7), цвет используемых материалов, светоотражающие поверхности (рис. 8)
Делового
и образовательного назначения
Объекты здравоохранения
Спортивные
Объекты
общественного
питания
Рис. 9. Digi-Tech Factory by Coffey Architects NORWICH, UNITED KINGDOM 2021
Рис. 10. Library of South University of Science and Technology of China by URBANUS SHENZHEN SHI, CHINA 2013
Рис. 11. A Parda Health Centre by Vier Arquitectos PONTEVEDRA, SPAIN 2009
Рис. 12. Suure-Jaani Health Centre by Arhitekt Must SUURE-JAANI, ESTONIA 2019
Рис. 13. Stade de Luxembourg Football and Rugby Stadium by gmp Architects LUXEMBOURG 2021
Рис. 14. Sports Center Sargans / Ruprecht Architekten + HILDEBRAND SARGANS, SWITZERLAND 2012
JA
Рис. 15. Iron Fist Restaurant by Studio Kota JAKARTA, INDONESIA 2022
)
Рис. 16. The Running Bean Café by Red5studio VIETNAM 2022
Боковое и верхнее освещение, витражное остекление, каркас из светоблокирующих устройств, светоотражающие материалы (рис. 9, 10)
Расположение остекления в зоне наблюдения определённого вида, светоотражающие материалы (рис. 11), панорамное освещение, взаимодействие света и текстуры (рис. 12)
Использование свето-пропускающих материалов различного цвета, особенности формы конструкции (наклон пластин) (рис. 13), каркас из светоблокирую-щих устройств, создание диффузного освещения, световые полки (рис. 14)
Взаимодействие различных текстур со светом, зеркальные панели, рас-сеяный свет, создание зон с разным освещением, светоотражающие поверхности (рис. 15, 16)
<
CL
>
1-
*
ш
1-
S
X
CL
<
ш
ОС
о
1-
и
ш
1-
М
X
и
ОС
<
Ю
К S
X
ф
ф
ш
и о
о о
X
X
ф
ш н
и ф
н
и ф
к X
_ X tt 2
■ о ш й
. л
« §
с
и X
X
н
и о
X
X
ф
с ю с о
■ и
о о
к <
и
IL >
ей
о
IL
о
И
е
Культовые
IX^
Рис. 17. The Chamber Church by Büro Ziyu Zhuang QINGDAO, CHINA 2021
Рис. 18. Nuestra Señora de Candelaria in Alcalá Church/ Alejandro Beautell ALCALÁ, SPAIN 2020
Применение материаов с различной текстурой, выявление особенностей конструкции при помощи освещения, разный наклон плоскостей конструкции, верхнее освещение (рис. 17, 18), панорамное остекление в зоне наблюдения вида,, серия мелких светобло-кирующих устройств, выраженная ритмика проёмов (рис. 17)
По итогам исследования была проведена систематизация данных и были составлены таблицы. Для факторов, учитываемых при проектировании зданий, на основе использования метода экспертного опроса предложено ранжирование по приоритетности в привязке к конкретному типу
(Таблица 2).
Таблица 2
Результаты экспертного опроса (авт. Фёдоров О. П., Вигурская А. Е.)
Факторы, которые необходимо учитывать при проектировании зданий
Тип зданий Здоровье: безопасность Здоровье: комфорт Функция: удобство Функция: адаптивность Экономичность Воздействие на эмоциональное восприятие Эстетичность
Жилые
дома
(массовая 16 15 10 2 7 4 6
жилая
застройка)
Промыш-
ленные
здания 16 4 12 10 14 2 2
и сооруже-
ния
Здания,
предназна-
ченные для деятельно- 12 3 14 11 7 9 4
сти в сфере
торговли
Выставочные залы 8 5 6 11 2 15 13
Здания
образовательных 18 11 12 5 2 7 5
учреждений
Здания
учреждений здравоох- 18 17 13 1 2 6 3
ранения
Здания
сферы физкультуры 16 7 13 12 3 6 3
и спорта
Объекты
общественного 12 8 12 7 4 7 10
питания
Культовая архитектура 9 5 3 3 3 19 18
Полученная в ходе исследования информация даёт возможность определить из общего перечня Ш принципов учета естественного света наиболее актуальные для проектируемого объекта. Е^
Результаты проведённого исследования позволяют при проектировании объекта с конкретным функциональным назначением выделить из общего перечня приоритетные для такого типа объекта щ факторы естественного освещения. Практически для всех типов зданий категория «здоровья - безопасности» экспертами была поставлена на первое место. Следующие по приоритету факторы варьи- X руются в зависимости от типа объекта. ^
Для жилой архитектуры наиболее важным фактором является влияние на здоровье человека ^ и создание освещения, не наносящего вреда физическому самочувствию — планирование защиты здания от перегрева и хорошая освещенность помещения. Ещё один из приоритетов — комфорт, который также влияет на здоровье. При проектировании жилой архитектуры важна организация привычной для человека атмосферы, создание чувства безопасности и спокойствия. Архитектура жилого дома должна быть удобной и многофункциональной, так как именного этот тип зданий наиболее связан с процессами жизнедеятельности человека.
Для промышленных зданий были выделены такие приоритеты как «функция - удобство, здоро- |
вье - комфорт, экономичность». Соблюдение условий для последнего позволяет эффективно снижать ^
затраты на электроэнергию, заменив искусственное освещение большим количеством естественного ш
света. Также для осуществления рабочего процесса необходимо использование средств для предотвращения попадания прямых солнечных лучей с целью снижения количества вредных факторов ра- о бочей среды и травмоопасных ситуаций.
При проектировании освещения в торговых зданиях и сооружениях наиболее важным приори- К н
^ и
тетом является удобство и адаптивность. Действия, направленные на поддержание этого фактора, Ьй ^
5 £
Неожиданным для выставочных павильонов стало лидерство задачи «воздействия на эмоци- ш ш
■ о
турой, а экспонирующимися в её пространстве артефактами. Кроме того, проектируя естественное о
ш с
освещение, необходимо уделять большое внимание эффектам привлекательности и возможностям Q ^
адаптивности, что будет содействовать созданию определённой атмосферы с помощью света или не- л ¡Е
сг °
обходимого эффекта в зависимости от тематики или цели проводимых мероприятий. .[¡^ о
е х
позволяют увеличить поток посетителей, варьировать внутреннее пространство исходя их часто меняющихся коммерческих задач.
Неожиданным для выстав ональное восприятие», хотя, казалось бы, эта задача в первую очередь решается не самой архитек-
Здания делового и образовательного назначения имеют схожие с жилой архитектурой приоритеты: «здоровье - комфорт и функция - удобство». Связано это очевидно с тем, что рабочая и учебная среда для многих — «второй дом».
При проектировании зданий учреждений здравоохранения необходимо соблюдать такие приоритеты в естественном свете как «здоровье - комфорт, функция - удобство, здоровье - безопасность», чтобы организовать необходимую атмосферу и разнообразие в интерьере для комфортного долгого пребывания в помещении.
В зданиях и сооружениях для физкультуры и спорта помимо удобства и многофункциональности важным критерием является безопасность. Ввиду большой травмоопасности спортивной деятельности в целом необходимо минимизировать влияние внешней среды на тренировочный процесс.
Свет в архитектуре объектов общественного питания должен обеспечивать удобство и привлекательность.
В архитектуре культовых сооружений очень важно посредством работы со светом создать специфичное эмоциональное содержание пространства, обеспечить эстетичность взаимодействия формы и света. [3]
Учет результатов исследования позволит создавать объекты лучшего качества, применять наиболее продуктивный проектный метод для достижения задач, связанных с использованием естественного света, определять при проектировании научно-обоснованные необходимые конструктивные и объёмно-планировочные решения.
Также результаты исследования могут использоваться для изучения и анализа архитектурных сооружений [21], дальнейшей разработки методологических подходов к проектированию естественного освещения в зданиях различного функционального назначения, в учебном и реальном проектировании, при изучении вопросов теории и истории архитектуры. Ожидаемый эффект от использования результатов исследования — более высокое качество архитектуры в части использования и учета естественного света, популяризация связанных с этим аспектом архитектурных знаний, более внимательное отношение к вопросам естественного освещения в профессиональной среде. Путём выявления конструктивных и объёмно-планировочных решений в ходе анализа сооружения, наблюдения за свойствами используемого в нём естественного освещения возможно определить характерные для него принципы проектирования. Это позволяет сделать вывод о качестве учета факторов, уместности решений в привязке к функциональному назначению здания в части особенностей его освещения.
Выводы
Особенности использования естественного освещения в архитектуре зданий разного типа базируются на приоритетных для них факторах-задачах и определяются принципами учёта естественного света. Результаты исследования применимы для проектирования зданий в целях обеспечения качественного естественного освещения, соответствующего нормам, учитывающим особенности расположения будущего здания и организацию его пространства и представление о его эстетических свойствах. Также полученные данные возможно применить для анализа существующих сооружений в учебных и научно-исследовательских целях.
Дальнейшее исследование возможно производить в сторону поиска, углубления и уточнения способов использования объёмно-планировочных конструктивных решений; составления списка архитектурных приёмов и их систематизации, а также применение результатов при анализе архитектурных объектов [21].
Библиографический список
1. Гельфонд А. Л. Архитектурное проектирование общественных зданий и сооружений: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Архитектура» направления подготовки «Архитектура» // Москва: Архитектура-С, 2006. 280 с. ISBN 5-9647-0099-3. EDN WFODFP.
2. Келер В., Лукхардт В. Свет в архитектуре; Свет и цвет, как средства архитектурной выразительности // Пер. с нем. архит. В. Г. Калиша. Москва: Госстройиздат, 1961. 182 с.: ил.;
3. Эстетическое значение естественного освещения в организации архитектурного пространства [Текст]: отчет о НИР (заключ.): СПбГАСУ; рук. Федоров О. П.; исполн.: Д. В. Алексеева, А. Г. Беджанян // Санкт-Петербург, 2015. 72 с. № ГР 115072210066 URL: https://rosrid.ru/nioktr/ detail/0ZblW00KNi0I15JHh22cLb00
4. Насыбуллина Р., Самогоров В. Светопространство. Эволюция роли естественного света в архитектуре // Екатеринбург: TATLIN, 2020. 136 с.
5. Курбатов Ю. Очерки по теории формообразования // СПбГАСУ. СПб., 2015. 132 с.
6. Гусев Н. М., Макаревич В. Г. Световая архитектура // М., Стройиздат. 1973, 248 с.
7. Оболенский Н. В. Архитектура и Солнце // Москва: Стройиздат, — 1988. — 207 с.
8. Белоголовский В. Стивен Холл. Игра отражений и преломлений // SPEECH: Вода. 2011. №7. С. 232 - 239.
9. Бубекри М., Вэнь Н. Проектирование естественного освещения с учетом поведения человека // Светотехника. 2009. №1. С. 44 - 51
10. Новикова И. И., Зубцовская Н. А., Лобкис М. А., Ивлева Г. П. Гигиеническое нормирование естественного освещения: проблемы, задачи, международный опыт (обзорная статья) // Здоровье населения и среда обитания. 2020. № 3(324). С. 10-15. DOI 10.35627/2219-5238/2020324-3-10-15. EDN STAEWW.
11. Шангареев Р. Р. Архитектурная типология как процесс: от объектной типологии к пространственной типологии архитектуры // Московский архитектурный институт. 2014. С. 463 - 464.
12. Tomassoni R., Galetta G., Tregila E. Psychology of light: How Light Influences the Health and Psyche // Psychology. 2015. №6. C. 1216 - 1222.
13. Flynn J.E., Hendrick C., Spencer T., Martyniuk O.A. Guide to Methodology Procedures for Measuring Subjective Impressions in Lightning // Journal of the Illuminating Engineering society. 1979. №8. С. 95 - 110.
14. Saprykina N. A. Innovative conception of natural light using as an essential component of the formation of architectural space // Light & Engineering. 2019. Т. 27. № 2. С. 23 - 31.
15. Дюльдина В. А. Художественный потенциал естественного света в архитектуре // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2019. № 12 - 2 (39). С. 94 - 98.
16. Fedorov O. P., Lazina V. Modern translucent enclosures in architecture // Architecture and Engineering T.4 №4 C. 12 - 21.
17. Федоров О. П. Стекло в архитектуре как инструмент работы над архитектурной концепцией / О. П. Федоров, В. В. Лазина // Современные проблемы истории и теории архитектуры : Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 14 ноября 2018 года / отв.
<
CL
>
1-
*
ш
1-
S
X
CL
<
ш
ОС
о
1-
и
ш
1-
IH
X
и
ОС
<
ю
к S
X
ф
ф
со и о
о о
X
X
ф
ш н
и ф
н
и ф
к X
_ X
to 2
■ о
ш й
. л
* §
S 5
О х
£ s О н
:Ш £
9 х
с ю с о
■ и
о о
к <
и
CL
>
ред. М. В. Золотарева. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 2018. С. 165 - 173. EDN LABDBP.
18. Абдылдаев Р. Н. Пути снижения электропотребления в системах освещения / Р. Н. Абдылдаев. Текст: непосредственный // Молодой ученый. 2018. № 22 (208). С. 103 - 105. URL: https://moluch.ru/ archive/208/51040/.
19. Змеул С. Г., Маханько Б. А. Архитектурная типология зданий и сооружений: Учебник для вузов / Москва: Архитектура-С, 2004. 240 с., ил. ISBN 5-9647-0050-0.
20. «СП 118.13330.2012*. Свод правил. Общественные здания и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 31-06-2009» (утв. Приказом Минрегиона России от 29.12.2011 N 635/10) (ред. от 17.09.2019).
21. Вигурская А. Е. Методика анализа особенностей естественного освещения в архитектуре зданий / А. Е. Вигурская, О. П. Фёдоров // Современное строительство и архитектура — №5(29) — Екатеринбург — 2022.
FEATURES OF THE USE OF NATURAL LIGHTING
IN THE ARCHITECTURE OF BUILDINGS OF DIFFERENT TYPES
O. P. Fedorov A. E. Vigurskaya
Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, Saint Petersburg
Abstract
Natural lighting plays an important role in the perception of architecture, in the process of designing buildings for a certain purpose, the type and features of natural lighting should be considered. The authors set their task to determine the features of the use of lighting in objects of various functional purposes. For this purpose, a list of building types was determined for working with them in this study, a list of functional priorities when using natural lighting, an analysis of examples of structures was carried out, principles of accounting for natural lighting for buildings of various typologies were determined
The Keywords
Architectural design, natural lighting, lighting solutions, architectural and artistic image
Date of receipt in edition
14.12.2022
Date of acceptance for printing
20.12.2022
Ссылка для цитирования:
О. П. Фёдоров, А. Е. Вигурская. Особенности использования естественного освещения в архитектуре зданий разного типа. — Системные технологии. — 2022. — № 4 (45). — С. 155 - 164.
