Текст книги "Зимний сад в квартире, доме, офисе"

Остекление для крыши

Если планируется крышу зимнего сада делать прозрачной, то следует учитывать дополнительные требования, предъявляемые к ее остеклению. Через прозрачную крышу внутрь проникает больше теплового излучения, поскольку угол наклона здесь больше, следовательно, выше угол падения солнечных лучей. Поэтому стеклопакеты, из которых выполняется кровля, должны иметь очень хорошие теплотехнические характеристики. От прочности стеклопакетов зависит безопасность обитателей. Поэтому в таких стеклопакетах верхнее стекло, как правило, выполняется закаленным, а нижнее обязательно должно быть ламинированным или триплексованным.

Закаленное стекло проходит обработку высокой температурой с резким охлаждением, благодаря чему его прочность увеличивается в 4–5 раз.

Ламинированное – стекло, покрытое специальной пленкой.

Триплексованное – несколько стекол, соединенных вместе пленкой. Если такое стекло и разобьется, то осколки не разлетятся, а останутся приклеенными к пленке. При установке стеклопакета необходимо учитывать большую нагрузку на профили. Уменьшить нагрузку можно, используя многокамерный поликарбонат. Этот полимерный материал, как правило, дешевле стеклопакетов, имеет малый вес (от 1,5 до 3,5 кг на 1 м2), очень прочен и обладает хорошими теплоизоляционными свойствами. Главным недостатком является неспособность отражать солнечное излучение. Для отражения ультрафиолета поликарбонат покрывают пленками с металлизированной поверхностью.

Климат

В предыдущем разделе были рассмотрены характеристики и свойства материалов, идущих на постройку зимнего сада и обладающих теплоизоляционными качествами. Безусловно, это имеет большое значение в зимний период. Поскольку, несмотря на все передовые технологии, стекло все равно не может сравниться по теплопроводности с другими строительными материалами.

В отличие от кирпича или дерева, обычно идущих на строительство дома, стекло хорошо пропускает свет. И вот эта хорошая светопропускающая способность, которая нам необходима для содержания растений в зимнем саду, имеет и отрицательную сторону. Именно стеклянные сооружения хорошо демонстрируют тепловой эффект. Каждый автомобилист обязательно с ним сталкивается летом, припарковывая машину на солнечной стороне. Буквально по прошествии часа салон машины прогревается настолько, что вождение становится практически невозможным. Так что же все-таки происходит, почему возникает парниковый эффект? Парниковый эффект базируется на разности длины волн излучения. Проходя сквозь прозрачное стекло, коротковолновые солнечные лучи проникают в помещение. Пол, стены, предметы мебели и все, что находится в комнате, поглощают солнечную энергию и отдают ее в форме длинноволнового теплового излучения. Но это тепло не может пройти через стекло, а отражается обратно. Пока температура снаружи будет выше, чем в помещении, тепло будет отражаться внутрь комнаты. Так постепенно происходит нагревание комнаты, тепло может распространяться только на прилегающие помещения.

В данном случае ваш зимний сад выступает как коллектор солнечного тепла. Поэтому летом температура в стеклянной постройке может подниматься до 70ºC, что губительно сказывается и на растениях и на людях. Для термической защиты летом нужно, с одной стороны, уменьшить, при помощи затенения, попадание прямых солнечных лучей, а с другой – обеспечить воздухообмен.

Насколько требуется затенение, судят по месторасположению постройки, степени остекления, эффективности вентиляции. Но в любом случае отказываться от затенения нельзя. Даже в постройке, расположенной на северной стороне, и при достаточной вентиляции температура может достигать 35°С. Также при любом расположении зимнего сада в течение дня наступает время прямого попадания солнечного света, что не совсем комфортно для находящихся там людей. При облачной погоде угроза парникового эффекта не исчезает, потому что остается инфракрасное излучение. Затенение может потребоваться и вечером, если вы захотите уединиться от посторонних взглядов.

Существует два варианта затенения: естественное и техническое.

Высокие деревья и густой кустарник способны обеспечить вам естественное затенение. Для этой цели подходят только лиственные породы, так как в зимний период, когда солнце расположено низко и естественного света становится недостаточно, лиственные растения, в отличие от хвойных, не будут затенять помещение. Но каким бы привлекательным ни казалось естественное затенение, оно не может дать надежной защиты на все времена года. В марте – апреле солнце светит уже достаточно ярко, а деревья только начинают покрываться молодыми листочками и не обладают достаточной лиственной массой. К тому же саженцы деревьев растут достаточно долго для того, чтобы вырастить зеленую кулису приемлемой высоты, потребуется 10–20 лет. В помощь естественному затенению применяют техническое.

Техническое затенение может быть внешним и внутренним. Теория и практика показали, что использование внешних технических приспособлений эффективней внутренних. Внешнее затенение останавливает поток солнечных лучей еще снаружи, пропуская внутрь только до 40% солнечной энергии. Притом что внутреннее затенение способно пропускать до 60–90% потока солнечного света, способного преобразоваться в тепло. В летний период, когда солнце стоит высоко, его лучи падают на остекленную поверхность крыши почти вертикально; не будучи отраженными, они бы беспрепятственно проникали в помещение. Поэтому внешняя система светоотражения здесь является наиболее эффективной. Зимой, при более низком положении солнца, менее эффективное внутреннее затенение вполне справится с незначительным потоком солнечной энергии. Эти два способа имеют свои преимущества и недостатки.

Внешнее затенение имеет высокий КПД (60–90%), может использоваться для архитектурного оформления фасада. Однако из-за атмосферного воздействия материалы быстрее изнашиваются, могут пострадать от сильных порывов ветра.

Внутреннее затенение имеет низкий КПД (3–40%), пространство между шторой и стеклом нагревается, что может привести к порче стекла, в этом случае требуется дополнительная вентиляция. Но, в свою очередь, внутреннее затенение не зависит от погоды, не оказывает влияния на внешний вид постройки и придает комнате уют.

При внешнем затенении применяются жалюзи и маркизы. Современный рынок предлагает большой выбор материалов и систем. В некоторых случаях возможно применение одних маркиз для затенения фасада и крыши. Но лучше использовать раздельные системы, позволяющие затенять время от времени разные участки.

Освещенность комнаты будет зависеть от фактуры и цвета материала, использующегося для затенения. Удобнее пользоваться затенением, имеющим автоматическое управление, контролирующим ветровую и солнечную обстановку. Всеми представленными на рынке солнцезащитными средствами можно управлять вручную.

Для внутреннего затенения также нашли свое применение жалюзи. С одинаковой эффективностью используются горизонтальные и вертикальные жалюзи. Внутри помещения становится возможным использовать материалы не только из алюминия и пленки, но и из ткани. Также систему внутреннего затенения можно снабдить автоматическим управлением.

Вентиляция

В жаркую солнечную погоду температура в зимнем саду быстро увеличивается вследствие парникового эффекта. Помимо системы затенения большое значение имеет правильная вентиляция. Вентиляция необходима и для удаления отработанного воздуха, содержащего бактерии, вирусы и споры грибов. Чем больше растений находится в помещении, тем больше вероятность возникновения очагов инфекции.

У пола находится холодный воздух, горячий вследствие конвекции поднимается вверх. Вентиляция способствует перемешиванию слоев воздуха и не допускает скопление горячего воздуха под потолком, что может отрицательно сказаться на растениях, подвешенных в кашпо, или поднимающихся к потолку лианах. Существует два типа вентиляции: естественная и принудительная.

Естественная вентиляция

Хорошо известна многим из нас из опыта эксплуатации теплиц. Открытые окна на крыше выпускают теплый воздух, в то же время сквозь отверстия в полу прохладный воздух поступает внутрь.

При расчете вентиляционных проемов можно использовать следующую эмпирическую формулу: должно быть открыто примерно 10–20% общего остекления. Из них две трети на крыше (для вытяжки воздуха) и одна треть – на вертикальном остеклении, для обеспечения притока воздуха. Однако термическая вентиляция находит в остекленных сооружениях все меньшее применение, поскольку к современным системам предъявляются дополнительные требования: защищенность от несанкционированного проникновения, независимость от погоды, отсутствие помех при затенении, независимость oт давления ветра и т. д.

Очень важна защита от несанкционированного проникновения, ведь чего стоит естественная вентиляция, если во время отсутствия хозяев ее закрывают из страха перед взломщиками.

Вентиляцию также можно снабдить автоматическим управлением.

Принудительная вентиляция

Как и естественная, состоит из приточного и вытяжного узлов. Приточный узел представляет собой не просто отверстие, а техническое устройство. Как правило, вентиляторы устанавливаются только на вытяжке. Такие вентиляционные системы изготовляются индивидуально, подгоняются по форме и цвету остекленного сооружения и могут быть точно рассчитаны на желаемую максимальную температуру в помещении.

К современной системе вентиляции предъявляются многочисленные требования. Сегодня для принудительной вентиляции технически решены проблемы теплоизоляции, низкого уровня шумов и т. п.

Вентиляцию (термическую и принудительную) можно условно разделить на две подгруппы.

Действует поперек естественного потока воздуха в помещении. Это значит, что приточное устройство установлено, например, на боковой поверхности сооружения, а вытяжка – на противоположной боковой плоскости. Вытяжное отверстие всегда должно находиться сверху.

Расстояние между отверстиями притока и вытяжки не должно превышать шести метров, так как в противном случае воздух будет оставаться слишком горячим, а в районе вытяжки будет достигать критической температуры. По этой причине потребуется установка второго вентиляционного прибора.

Вентиляция на коньке крыши работает в направлении естественного потока воздуха. В этом случае вытяжка размещается на крыше, а два приточных устройства чаще всего располагаются на фронтальной поверхности остекленного сооружения.

При подсчете расходов на термическую и принудительную вентиляцию последняя отличается тем, что она обходится дешевле. Все это, естественно, справедливо только в том случае, если обе системы точно рассчитаны.

Освещение

Свет играет в жизни растений главную роль. На свету в зеленых частях растений происходит важнейший для них процесс – фотосинтез. Свет управляет темпом роста растений. Продолжительность и интенсивность освещения влияют на цветение, созревание плодов и период покоя. Растения нуждаются в определенном количестве и интенсивности света. Условно их можно разделить на растения длинного и короткого дня, а также на светолюбивые и тенелюбивые. Их цветением можно управлять с помощью притенения или дополнительного освещения.

Растения короткого дня цветут только тогда, когда они освещены не более двенадцати часов в сутки. Наиболее известный пример – пуансетия. Как только длина дня сокращается до двенадцати часов, она расцветает. Растения длинного дня, наоборот, нуждаются в свете более двенадцати часов. С помощью дополнительного освещения можно заставить эти растения цвести зимой, например узумбарскую фиалку. Дополнительное освещение может усилить рост молодых растений. Семена некоторых растений при дополнительном освещении быстрее прорастают.

Каким должно быть дополнительное освещение, следует решать, исходя из потребностей растений, которые вы собираетесь содержать. Если вы решили создать тропические джунгли, то вам понадобится дополнительное освещение в зимний период. Но если вы содержите растения с разной потребностью в световом дне, можно установить дополнительное освещение только в одной, отведенной для этой цели части зимнего сада. Учитывая повышенную влажность воздуха, есть риск попадания капельной воды на осветительные приборы. При поливе к вопросу безопасности следует подходить очень серьезно. Зимний сад – это не обычное помещение, поэтому проводка, установка выключателей, розеток должны соответствовать правилам безопасности.

Растения поглощают не все цвета спектра, а только красный и синий. В связи с этим можно использовать специальные фотосинтетические (ультрафиолетовые) лампы. Их свет не только способствует хорошему росту и развитию растений, но и убивает бактерии. При использовании таких ламп следует соблюдать осторожность, так как большие дозы ультрафиолета негативно сказываются на здоровье человека. Использование обычных ламп накаливания в зимнем саду нежелательно. Они излучают большое количество тепла, и размещать их вблизи растений нельзя, велик риск ожогов. К тому же лампы накаливания потребляют много электроэнергии. В основном применяются экономичные энергосберегающие люминесцентные лампы. При низкой потребляемой мощности они дают более яркую освещенность и не излучают тепло.

Основные понятия и определения, применяемые в светотехнике

Свет – это электромагнитное излучение, вызывающее в глазу человека зрительное ощущение. При этом речь идет об излучении в диапазоне от 360 до 830 нм, занимающем мизерную часть всего известного нам спектра электромагнитного излучения.

Световой поток – это мощность излучения источника света, оцениваемая по световому ощущению глаза человека. Единица измерения – люмен (лм).

Сила света – это интенсивность излучаемого в определенном направлении света. Единица измерения – кандела (кд).

Освещенность – это световой поток, приходящийся на единицу освещаемой поверхности. Единица измерения – люкс (лк).

Яркость (плотность света) – величина, характеризующая свечение источника света в данном направлении. Яркость элемента светящейся поверхности в каком-либо направлении является главным фактором для уровня светового ощущения глаза человека. Единица измерения – кандела на квадратный метр (кд/м²).

Световая отдача показывает, с какой экономичностью потребляемая электрическая мощность преобразуется в свет. Единица измерения – люмен на Ватт (лм/Вт).

Цветовая температура источника света (CCT (Correlated Color Temperature) – это условная температура нагретого тела, которое по спектральному составу излучения близко к серому телу. Цветовая температура источника света определяется путем сравнения с так называемым «черным телом» и отображается «линией черного тела». Если температура «черного тела» повышается, то синяя составляющая в спектре возрастает, а красная составляющая убывает. Единица измерения – Кельвин (К). Лампа накаливания с тепло-белым светом имеет, например, цветовую температуру 2700 К, а люминесцентная лампа с цветностью дневного – 6000 К.

Цветность света хорошо описывается цветовой температурой. Существуют следующие три главные цветности света:

тепло-белая < 3300 К,

нейтрально-белая 3300–5000 К,

белая дневного света > 5000 К.

Лампы с одинаковой цветностью света могут иметь весьма различные характеристики цветопередачи, что объясняется спектральным составом излучаемого ими света.

Цветопередача (CRI). Характеристики цветопередачи источника света выражаются с помощью различных степеней «общего коэффициента цветопередачи» R_а. Коэффициент цветопередачи отражает уровень соответствия естественного цвета тела с видимым цветом этого тела при освещении его эталонным источником света. Для определения значения Ra фиксируется сдвиг цвета с помощью 8 стандартных эталонных цветов, который наблюдается при направлении света тестируемого или эталонного источника света на эти эталонные цвета. Чем меньше отклонение цвета, излучаемого тестируемой лампой, от эталонных цветов, тем лучше характеристики цветопередачи этой лампы. Источник света с показателем цветопередачи R_a = 100 излучает свет, оптимально отражающий все цвета, как свет эталонного источника света. Чем ниже значение R_a , тем хуже передаются цвета освещаемого объекта.

К освещенности применимы и несколько практических законов.

Правило косинусов – освещенность площадки, наклоненной на определенный угол между перпендикуляром к поверхности и направлением параллельного потока, равна освещенности площадки, находящейся под углом 90° к направлению потока, умноженному на косинус этого угла. Например, если повернуть площадку так, что она будет параллельна лучам света, то освещенность на ней будет равна нулю.

Правило обратных квадратов – освещенность площадки обратно пропорциональная квадрату расстояния между источником и площадкой. Это верно только для точечных источников света, например, при удалении настольной лампы от стола на вдвое дальнее расстояние освещенность на столе уменьшится в 4 раза.

Об этих правилах надо помнить, когда вы создаете систему освещения для растений.

Типы ламп

Лампа накаливания (incandescent lamp) – обычная лампа (напряжением 220 В, мощностью до 1000 Вт), которая повсеместно используется для освещения. Световая отдача такой лампы крайне невысока – всего 17 лм/Вт. CCT = 2800–3200. Недостатки этой лампы очевидны – хорошо греет и плохо светит. К достоинствам можно отнести невысокую стоимость и несложный монтаж.

Срок службы, по сравнению с остальными лампами, невысок, световая отдача со временем падает. Лампы накаливания с повышенным сроком службы представляют собой обычные лампы, рассчитанные на повышенное напряжение. Из-за низкой цветовой температуры освещаемое пространство кажется желтоватым.

Не путать эту лампу с металло-галоидной (metal-halide lamp). Кварцевогалогенные лампы представляют собой лампы накаливания с телом накала из вольфрама, расположенным внутри кварцевой колбы, заполненной инертным газом или газами из группы галогенов.

Выпускаются в двух исполнениях – компактные и протяженные. Галогенные лампы накаливания по структуре и принципу действия сравнимы с лампами накаливания, но они содержат в газе-наполнителе незначительные добавки галогенов (бром, хлор, фтор, йод) или их соединения. С помощью этих добавок возможно в определенном температурном интервале практически полностью устранить потемнение колбы (вызванное испарением атомов вольфрама) и обусловленное этим уменьшение светового потока. Поэтому размер колбы в галогенных лампах накаливания может быть сильно уменьшен, вследствие чего, с одной стороны, можно повысить давление в газе-наполнителе и, с другой стороны, становится возможным применение дорогих инертных газов криптон и ксенон в качестве газов-наполнителей.

Присутствие галогенов тормозит испарение вольфрама, что увеличивает срок службы до 2000 часов. Кроме того, увеличивается светоотдача (около 25 лм/Вт), а цветовую температуру можно поднять до 3400 К (в номинальном режиме 3200 К). Питание ламп осуществляется переменным или постоянным током. Номинальные напряжения 12, 24, 36 или 220 В. По форме лампы бывают прожекторного типа с телом накала в виде компактной спирали и трубчатые с телом накала в виде длинной спирали.

Чтобы уменьшить скорость испарения вольфрама с нити накаливания, лампы накаливания наполняются газом. В дешевых лампах – смесью азота и аргона, в более дорогих вместо аргона используется криптон, который имеет более низкую теплопроводность, или ксенон, который имеет еще более низкую теплопроводность. Если лампа галогенная, то йодиды составляют примерно 1%, все остальное – инертные газы. Использование криптона позволяет увеличить яркость спирали примерно на 10%.

Ксенон обычно используется в лампочках для карманных фонариков, яркость которых может быть почти в два раза больше яркости обычной лампы (на упаковке обозначается крупными буквами Xenon FlashBulb). Эти лампочки работают на более высоком токе, чем обычные. Поскольку теплопроводность криптона и ксенона меньше, то лампочку можно сделать меньшего размера, что позволяет использовать ее в более тесном пространстве.

Во всем остальном эти лампы – все те же лампы накаливания.

Прогресс коснулся и стекла, из которого делаются колбы ламп. Многие фирмы производят подобные лампы, используя неодимовые стекла, указывая, что это лампы для растений (Osram Flora, Chromalux Neodym, Eurostar Neodymium и т. д.).

Неодим и другие редкоземельные элементы добавляются к стеклу (в том числе и в активном теле лазера), чтобы поглотить желто-зеленую часть спектра. При этом улучшается видимая окраска растений, глазу кажется, что освещение ярче. Однако эта лампа не дает больше света, чем обычная лампа накаливания. Весь ее эффект – чисто визуальный. С таким же успехом можно использовать тонкопленочное покрытие на колбе, которое вырезает желто-зеленую часть спектра. Никакого излучения в ультрафиолетовой области (так же как и обычная лампа накаливания) эта лампа не производит.