Естественное и искусственное освещение городов и отдельных зданий и сооружений может и должно быть только "архитектурным", т.е. выполнять одновременно экологическую, эстетическую и экономическую функции. Прежде всего архитектурное освещение должно быть экологически совершенным, т.е. комфортным для зрения в городском пространстве и в помещении. Широкое понятие комфортности освещения связано главным образом с обеспечением благоприятной видимости и восприятия архитектурных форм, пространства и объектов человеком. Обеспечение светового комфорта в общем случае достигается за счет рационально выбранных количественных и качественных характеристик освещения (как естественного, так и искусственного). Связанные с этим задачи контролируются нормами освещения. Эстетика освещения определяется, во-первых, необходимостью гармонизации светлотных и цветовых соотношений в пределах единого пространства или ансамбля пространств, закрытых или открытых, а во-вторых, дизайном элементов осветительных систем и установок. При решении задач, связанных с экологией и эстетикой освещения, важную, а иногда решающую роль играет экономическая целесообразность реализации проекта с учетом эксплуатационных расходов на содержание осветительных систем в будущем.
При выборе приемов и систем освещения в процессе разработки архитектурного проекта можно условно выделить два этапа. На первом этапе решают следующие задачи: в соответствии с нормами выбирают необходимые уровни освещенности с учетом особенностей зрительной работы (размер объектов различения, светлота фона, контраст между объектами и фоном и т.п.); обеспечивают неравномерность, контрастность и направленность освещения, способствующие наилучшей видимости объектов различения и светомоделировке их формы; определяют спектр и динамику освещения, обеспечивающие требуемую цветопередачу и эмоциональную атмосферу; устраняют или ограничивают ослепленность и дискомфорт, возникающие при попадании в глаза прямых или отраженных лучей солнца, неба или источников искусственного света; выбирают расположение световых проемов, осветительных приборов и отделочных материалов, обеспечивающее комфортное распределение яркостей и цвета в пространстве. Второй этап проектирования включает решение архитектурной сверхзадачи — создание архитектурного светового образа, который возникает в результате взаимодействия архитектуры и света. В интерьерах этот образ зависит от назначения помещений. Так, в зрительных залах архитектурный световой образ должен создавать впечатление праздничности и торжественности; в музеях и картинных галереях — ощущение отрешенности от внешнего мира и сосредоточенности; в производственных помещениях — иллюзию естественности световой среды. Хорошими примерами достигнутой гармонии архитектуры и света служат древнегреческие и древнеримские сооружения. Архитектурный световой образ древнегреческого Парфенона в Афинах ассоциируется с солнечным днем. Пластические свойства солнечного света отчетливо выявляют тектонику сооружения, форму и профилировку архитектурных деталей фасада и интерьера. Мягкое освещение целлы создается благодаря рассеиванию прямых лучей солнца при прохождении через гипефральные отверстия, заполненные тонкими плитами белого мрамора1. Наиболее сильное впечатление на молящихся интерьер производит в часы утренней службы, когда проникающий в целлу через проем в восточной стене солнечный свет освещает статую Афины Парфенос. Не менее интересен архитектурный световой образ римского Пантеона. Это впечатляющий пример гармонии света и архитектуры. В помещении царит сдержанное равномерное освещение, усиливающее впечатление сосредоточенности и покоя. Центр композиции — круглое отверстие в вершине купола диаметром 8,9 м, оно же является и центром внимания посетителей. Проем, через который видно небо, усиливает впечатление глубины пространства. Купол символически воспринимается как грандиозный небосвод. Мягкое сдержанное рассеянное освещение интерьера удивительно гармонично сочетается с высокой яркостью передвигающегося по внутренней поверхности купола солнечного пятна, что создает ощущение контраста солнца и полумрака, жизни и смерти. В современной архитектуре выразительные решения достигаются искусным сочетанием естественного и искусственного света, применением новейших светотехнических и строительных материалов и конструкций, разработкой оригинальных оптических систем, новых архитектурных форм и, в конечном итоге, рождением характерных образов.
4.1 Системы естественного освещения помещений
Существуют три системы естественного освещения помещений: боковое, верхнее и комбинированное освещение. Эта классификация положена в основу нормирования естественного освещения. Система бокового освещения подразделяется на одно-, двух-, трехстороннее и круговое освещение. Система верхнего освещения может быть обеспечена различными устройствами — от полностью светопропускающего покрытия до точечных фонарей и световых шахт. Система комбинированного естественного освещения представляет собой комбинацию бокового и верхнего освещения (рис. 4.1).
Если любая из этих систем не обеспечивает требуемого уровня освещения и его качества (комфортности), то она может быть дополнена искусственным освещением. Такая система получила название совмещенной (см.п. 4.9). Выбор архитектором систем освещения определяется прежде всего назначением помещения.
Основными задачами проектирования естественного освещения зданий являются:
1) выбор типа, размеров и расположения световых проемов (в стенах и покрытиях), при которых в помещениях обеспечиваются нормированные показатели освещения;
2) защита рабочих зон помещения от слепящей яркости прямых и отраженных лучей солнца; 3) согласование выбранных светопроемов и их расположения с архитектурными требованиями к освещению, способствующими выявлению пространства, тектоники, ритма, цветового решения и характерного образа сооружения.
Первую задачу, связанную с выбором типа и расположения светопроемов, следует решать на основе светотехнических расчетов, подтверждающих соблюдение норм. При этом необходимо учитывать затенение рабочих поверхностей оборудованием и корпусом самого работающего. Последнее в большой степени зависит от системы естественного освещения и расположения работающего относительно светового проема. На рис. 4.2 и 4.3 дана классификация окон и фонарей, облегчающая проектировщику выбор типа и расположения светопроемов.
Светотехнические и эксплуатационные характеристики окон приведены в табл. 4.1, фонарей — на рис. 4.4. При выборе типа светопроемов и их расположения в помещении надо руководствоваться данными об их относительной световой активности, пропорциях, расстоянии друг от друга для обеспечения нормированной неравномерности освещения в помещении, а также о зависимости среднего значения КЕО от высоты помещения. Данные о световой активности светопроемов приведены в табл. 4.2 и 4.3.
При выборе типов окон и фонарей и их расположения в пространстве цеха необходимо учитывать большую архитектурную роль этих деталей интерьера, которые вносят свой ритм в членение пространства, способствуют выявлению его глубины, а также во многом определяют художественную тектонику помещений. По характеру распределения прошедшего в помещение светового потока окна и фонари подразделяются на три вида (рис. 4.5):
первый вид (рис. 4.5,а) характеризуется отчетливо выраженной направленностью светового потока, который четко выделяет формы рассматриваемой детали благодаря образующимся собственной и падающей теням, т.е. обладает наилучшим светомоделирующим эффектом;
световые проемы второго вида (рис. 4.5,6) создают в помещениях так называемое бестеневое освещение благодаря двустороннему или многостороннему освещению объектов в интерьере или применению в светопроемах светорассеивающих материалов (стекла, пленки, решетки и т.п.; обозначены штриховыми линиями);
для третьего вида естественного освещения (рис. 4.5,в) характерно использование отраженного света, который создается скрытыми от наблюдателя окнами; этот прием освещения создает иллюзию открытого проема и зрительно увеличивает глубину пространства.
Проектирование системы верхнего освещения в современных зданиях — задача большой сложности; ее надо решать комплексно, с учетом климатических условий района строительства и особенностей технологии производства. Большую помощь при решении этой задачи может оказать приведенная на рис. 4.6 зональная типизация фонарей, где указаны рекомендуемые типы фонарей для различных сочетаний внешней среды и микроклимата помещений. Задачи проектирования естественного освещения зданий определяются их художественным образом и назначением. Классификация зданий в зависимости от требований к световой среде приведена в табл. 4.5. Естественное освещение зданий, относящихся к I группе, целесообразно решать так, чтобы свет подчеркивал архитектурное значение центральных (главных) помещений, акцентировал оси и членение пространства, служил своеобразным гидом при движении посетителей от вестибюля к центру здания. Приемы естественного освещения зданий, относящихся к группе I, можно проследить на архитектурных памятниках прошлого. Используя свет и цвет для акцентирования идейного и художественного замысла, зодчие
