Autoři: Ing. Daniela Bošová, Ph.D.

Stav: vydání 2016

Anotace
Hlavním cílem pomůcky je poskytnout informace o základních principech návrhu denního osvětlení budov. Denní osvětlení a jeho správný návrh přímo ovlivňují zrakovou pohodu uživatelů vnitřního prostoru budovy. Cílem návrhu denního osvětlení je zajistit do místnosti přístup světlu, které je rozptýleno v atmosféře, a vytvořit vhodné světelné podmínky pro zrakové činnosti, konané ve vnitřním prostoru.

Upozornění k textu

Obsah

ÚVOD

Světlo je neodmyslitelnou součástí životního prostředí, kde má nenahraditelnou funkci. Vztah mezi člověkem ve vnitřním prostoru a Sluncem jako zdrojem světla a tepla prochází celou historií stavění a architektury. Je utvářen myšlením a kulturou lidí, společnosti, klimatickými podmínkami a dostupným stavebním materiálem. Nabývá tak v závislosti na době a lokalitě na Zemi různých podob.

Vzájemné působení světla a prostoru (světlo prostor tvaruje a umožňuje jeho vnímání, a naopak prostor, který je vnímán, vyvolává potřebu neustálého zdokonalování) se vyvíjí od téměř úplné negace světla až po prostor zaplavený světlem. Motivace těchto proměn jsou náboženské, umělecké, materiálově technologické, funkční a samozřejmě klimatické. Již Marcus Vitruvius Pollio v 1. století př. n. l. definoval ve svém díle Deset knih o architektuře pravidla pro návrh dobrého osvětlení obytných prostor. Le Corbusier považoval světlo za jeden ze základních stavebních prvků. Na začátku 30. let formuloval: „Historie architektury je staletí starý boj o světlo – boj o okno. Okno patří k základním elementům domu.“

1 VÝVOJ NORMALIZACE

Až do roku 1956 neexistuje v ČSR specializovaná norma na denní osvětlení. Pro navrhování jsou užívána geometrická kritéria. To znamená, že velikost okenního otvoru je vztahována k podlahové ploše interiéru, k ploše průčelí, případně se ještě požaduje minimální odstup budov (zákon č. 50/1976 Sb., o územním plánování a stavebním řádu užívá stejná kritéria). Po roce 1955 dochází v československých normách k přechodu od geometrických kritérií ke světelně technickým. Jedná se o přechod od normování osvětlovacího otvoru k požadavkům na úroveň denního osvětlení. Přes dílčí normy denního osvětlení ČSN 73 0511:1956 Denní osvětlení průmyslových budov, ČSN 36 0048:1960 Osvětlení obytných budov, ČSN 36 0041:1965 Denní osvětlení škol až po ČSN 36 0036:1968 Denní osvětlení budov, kterou v roce 1987 nahradila norma ČSN 73 0580-1:1987 Denní osvětlení budov. Část 1: Základní ustanovení.

Revidovaná ČSN 73 0580-1 z roku 1999 začíná novou etapu. Stává se normou kmenovou, na kterou navazují další specializované normy.

V současné době užívané standardy jsou:

• ČSN 73 0580-1: 2007 Denní osvětlení budov. Část 1: Základní požadavky (Změna Z1 z 01/2011);
• ČSN 73 0580-2:2007 Denní osvětlení budov. Část 2: Denní osvětlení obytných budov (Oprava 1 z 10/2014);
• ČSN 73 0580-3:1994 Denní osvětlení budov. Část 3: Denní osvětlení škol (Změna Z1 z 12/1996 a Změna Z2 z 10/1999);
• ČSN 73 0580-4:1994 Denní osvětlení budov. Část 4: Denní osvětlení průmyslových budov (Změna Z1 z 12/1996 a Změna Z2 z 10/1999).

Kromě těchto norem dochází v roce 1996 k vydání norem pro měření osvětlení, které prošly revizemi a v současné době jsou platné:

• ČSN 36 0011-1:2014 Měření osvětlení prostorů. Část 1: Základní ustanovení;
• ČSN 36 0011-2:2014 Měření osvětlení prostorů. Část 2: Měření denního osvětlení;
• ČSN 36 0011-3:2014 Měření osvětlení prostorů. Část 3: Měření umělého osvětlení vnitřních prostorů;
• ČSN 36 0011-4:2014 Měření osvětlení prostorů. Část 4: Měření umělého osvětlení venkovních prostorů;
• ČSN 36 0020:2015 Sdružené osvětlení;
• ČSN EN 12665:2018 Světlo a osvětlení. Termíny a kritéria pro stanovení požadavků na osvětlení.

Normy pro denní osvětlení (kromě norem pro měření) byly vyňaty ze skupiny elektrotechnika (číslování začíná dvojčíslím 36) a přeřazeny do skupiny norem pro navrhování a provádění staveb (dvojčíslí 73) a skupiny stavební fyzika (dvojčíslí 05).

Tyto veškeré normové požadavky jsou závazné zákonem č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu, (§ 111), dále prováděcí vyhláškou č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby (§ 11). Dalšími právními podklady navazujícími na tuto problematiku je nařízení vlády č. 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci, a vyhláška č. 410/2005 Sb., o hygienických požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých.

V současné době zatím neexistuje u nás platná evropská norma zabývající se touto problematikou, ale v blízké době dojde k úspěšnému uzavření několikaletých mezinárodních jednání zabývajících se sjednocením problematiky světelné techniky v rámci Evropské unie. Vejde-li v platnost nová evropská norma a bude-li zapracována do normových standardů naší republiky, budou stávající požadavky v tomto dokumentu zrevidovány a aktuálně upraveny.

2 FYZIOLOGIE VIDĚNÍ

Zrakový systém člověka zajišťující příjem, přenos a zpracování informace přenášené světlem v komplexu nervových podráždění, jejichž výsledným projevem je zrakový vjem, je tvořen skupinou na sebe navazujících orgánů. Tato skupina orgánů se skládá ze tří částí, kterými rozumíme:

• periferní – oko;
• spojovací – zrakový nerv;
• centrální – zraková centra v mozku – podkorové a korové oblasti mozku.

Vzájemná složitá propojení a vazby v centrální nervové soustavě potvrzují, že osvětlení ovlivňuje nejen samotné zrakové vnímání, ale také celou řadu dalších funkcí organismu člověka, včetně jeho psychiky. Oko a jeho funkce, díky kterým jsou přijímány informace přenášené světlem z vnějšího prostředí, kdy bezprostředně tak vstupuje s tímto prostředím v interakci, má na stav světelné pohody či nepohody podstatný význam.

2.1 STAVBA OKA

Oči jsou symetricky uloženy v lebce v očnicích. Tvar oka je přibližně kulový, kdy přibližný předozadní průměr bulvy dospělého člověka je asi 24 mm. Stěnu oka tvoří tři vrstvy:

• bělima (nosná vrstva);
• cévnatka (funkce výživy);
• sítnice (obsahuje dva typy světločivných buněk).

Světločivné buňky – tyčinky (cca 130 x 10⁶ ks) a čípky (cca 7 x 10⁶ ks). Nejvíce těchto světločivných buněk je umístěno v optické ose oka – žluté skvrně, naopak žádné buňky se nenacházejí v místě, kde ústí zrakový nerv na sítnici v slepé skvrně. Množství světla – hodnota světelného toku vstupujícího do oka – je upravováno průměrem zornice, která je součástí duhovky, tvořící jakousi optickou clonu oka.

Oční čočka promítá obraz pozorovaného předmětu na sítnici, která se skládá z deseti vrstev, kde právě v poslední vrstvě jsou světločivné buňky – tyčinky a čípky. Tyčinky slouží k vidění za šera – skotopické vidění; při velice nízkých světelných podnětech nejsou schopny rozlišit barevnost světla, avšak pomocí nich jsme schopni s vysokým rozlišením vnímat různé jasy v zorném poli od bílé, přes různé odstíny šedi až po černou. Čípky slouží pro vidění ve dne – fotopické vidění, kdy je zapotřebí dostatečně silné osvětlení. Čípky jsou schopny velice dobře rozlišovat barvy světla, ale pouze omezeně registrovat rozdílnost jasů. Přechodem mezi oběma viděními je vidění mezopické, kdy se současně uplatňují tyčinky i čípky.

Podstatou vidění je fotochemický děj, odehrávající se na sítnici za pomoci sítnicových pigmentů, které se rozkládají účinkem světla. Světločivné buňky tudíž nejsou drážděny přímo světlem, ale chemickým procesem v závislosti na koncentraci sítnicových pigmentů.

Obr. 1 Svislý řez lidským okem

Zrakový orgán slouží také k subjektivnímu hodnocení prostředí z hlediska vizuální pohody. Mezi kritéria, pomocí kterých lze určit a zhodnotit světelnou pohodu, patří:

• akomodace;
• adaptace;
• fototropický reflex;
• vlastnosti zorného pole;
• rychlost vnímání;
• rozlišovací schopnost;
• oslnění;
• spektrální citlivost zraku.

2.1.1 Akomodace

Akomodace je přizpůsobení se oka vzdálenosti pozorovaného předmětu. Oko není schopno zároveň stejně ostře zobrazit předměty nacházející se v různých pozorovacích vzdálenostech. Rozsah akomodace je u jednotlivých lidí rozdílný a mění se s věkem. Jednotkou akomodačního rozsahu – A_R je dioptrie [D], kdy

\begin{gathered}
A_\text{R} = \frac{1}{r_{1}} + \frac{1}{r_{2}}\space\text{ [D]}
\end{gathered}

(1)

kde je

r₁ … vzdálenost blízkého bodu [m],

r₂ … vzdálenost vzdáleného bodu [m].

Obr. 2 Akomodační rozsah

Za normálních okolností je oko nastavené na nekonečnou vzdálenost, proto při pozorování vzdálených předmětů je oko uvolněné. Akomodace na blízký předmět je již aktivním procesem, který je vyvolán svalovým stahem, a proto je spojen s námahou, která při dlouhém pozorování blízkých předmětů – akomodačním úsilím – může vést až k zrakové únavě. Z tohoto důvodu je velice důležitá a neopomenutelná funkce okna v místnosti, které nám umožňuje přerušení tohoto akomodačního úsilí pohledem do vnějšího prostředí. Nejvhodnější vzdáleností pro pozorování blízkých předmětů (tj. čtení, psaní) se považuje vzdálenost 250 mm a jedná se o tzv. konvenční zrakovou vzdálenost.

2.1.2 Adaptace

Adaptací nazýváme schopnost zraku přizpůsobit citlivost jasu a barvě pozorovaného okolí – různým hladinám osvětlenosti. K vidění dochází v rozmezí 0,25 – 100 000 lx, kdy oko je schopné vnímat již osvětlenost asi 2 ∙ 10^-9 lx. Na převládající jas v celém zorném poli se oko přizpůsobuje jednak změnou průměru zornice, dále pak změnou citlivosti světločivných buněk a změnou velikosti vjemových polí sítnice. Ustálený stav tohoto reflexu se nazývá adaptačním stavem zraku.

Zornicový reflex není hlavním adaptačním mechanismem zraku, ale jeho velkou předností je vysoká rychlost reakce na náhlé změny osvětlenosti, čímž chrání zrak před náhlými změnami jasu v zorném poli.

Hlavním mechanismem adaptace zraku je fotochemický děj probíhající na sítnici, jehož výsledkem je změna citlivosti světločivných buněk, která může probíhat s různou intenzitou; tím je zajištěna adaptace v širokém rozsahu osvětlenosti. Při adaptaci zraku na vyšší jas (adaptace na světlo) se zmenšuje citlivost světločivných buněk a trvá 1 minutu s dozníváním 10 minut. Adaptace na nižší jas (adaptace na tmu) trvá delší dobu, a to po dobu 20 minut se zvyšuje citlivost čípků a tyčinek a pak dalších 40 minut se ještě zvyšuje citlivost tyčinek.

Adaptační jas má vliv na rozlišovací schopnost zraku. Je to jas, na který je zrak v konkrétním prostředí a konkrétním čase adaptován. Při malém adaptačním jasu jsme schopni rozlišit plochy s jasem v poměru 1:3, v prostředí s vysokým adaptačním jasem v poměru až 1:1,01.

Při návrhu interiérů je třeba zohlednit, že adaptační jas není podmíněn pouze osvětleností pozorovaného kritického detailu, ale také osvětleností bezprostředního okolí (kvalitativní kritérium).

Dále je třeba dát si pozor na negativní jev, tzv. readaptaci, související s častým střídáním rozdílných jasů v čase kratším, než umožňuje adaptační mechanismus sítnice. Readaptace je provázena zrakovou únavou a tím narušením zrakové pohody. Readaptace může být způsobena např. nerovnoměrností osvětlení interiéru, nevhodným barevným řešením interiéru, anebo jejich kombinací. Pomalé střídání jasů v rámci adaptačního mechanismu sítnice je pro zrak prospěšné a je spojené s preferencí využívání denního osvětlení před umělým.

2.1.3 Fototropický reflex

Fototropický reflex je další vlastností zraku, při němž se oči automaticky obracejí k místu v zorném poli s nejvyšším jasem nebo s nejvyšším kontrastem jasů. Při nuceném překonávání tohoto jevu dochází ke zrakové únavě, ale zároveň ji lze využít k podpoře soustředění na zrakovou činnost.

2.1.4 Zorné pole

Zorným polem rozumíme část prostoru, kterou může pozorovatel sledovat bez pohybu oka a hlavy. Člověk vidí přesně v rozsahu 8° ve vodorovném směru a v rozsahu asi 6° ve směru svislém s největší ostrostí vidění v rozsahu 1,5°. Zorné pole se zmenšuje se zmenšujícím jasem.

Pro posouzení zrakové náročnosti je důležitý kritický detail, který si oko umísťuje reflexním pohybem do centra zorného pole. Kritický detail je nejmenší podrobnost, kterou je nutné při definované práci rozlišit. Pro rozlišení kritického detailu je důležité bezprostřední okolí, což je část zorného pole, omezená vrcholovým úhlem cca 20°. Část prostoru, který jsme schopni postřehnout pouze při pohybu očí, se nazývá pohledové pole. Pokud přidáme pohyb hlavou, hovoříme o obhledovém poli.

2.1.5 Rychlost vnímání

Oči se neustále pohybují a obraz na sítnici se mění s rychlostí cca 5 obrázků za sekundu. K neměnnosti pozorovaného detailu dochází v důsledku korekčních mechanismů vnímání. Rychlost vnímání roste s jasem pozorovaného detailu a dále se zvyšováním kontrastu jasu detailu a pozadí. Toto kritérium je nutné sledovat při návrhu prostor, kde se rychle mění poloha pozorovaného předmětu (sportovní stavby, průmyslové stavby).

2.1.6 Rozlišovací schopnost zraku

Rozlišitelnost pozorovaných předmětů pozorovatelem je závislá na dostatečně rozdílných jasech – barvách. Možnost pozorování detailu na stejnobarevném pozadí je závislá na kontrastu jasů k [–]:

\begin{gathered}
k=\frac {|L_{\text{a}} -L_{\text{b}}|} {L_{\text{b}}}\space\text{[-]}
\end{gathered}

(2)

kde je

L_a … jas kritického detailu [cd·m^-2],

L_b … jas jeho bezprostředního okolí [cd·m^-2].

Nejmenší rozlišitelný kontrast jasů je kontrast prahový. Schopnost zraku rozeznat vůči pozadí dva detaily, které jsou velmi blízko sebe, se hodnotí zrakovou ostrostí, která je závislá na úrovni osvětlení. Různé zrakové činnosti mají v závislosti na velikosti kritického detailu a pozorované vzdálenosti rozdílné nároky na zrakovou ostrost a z toho plynoucí rozdílné nároky na úroveň osvětlení. Pro posouzení je definováno na základě poměrné pozorovací vzdálenosti 7 tříd zrakových činností.

Poměrná pozorovací vzdálenost P [–] je

\begin{gathered}
P=\frac{D}{d}\space\text{[-]}
\end{gathered}

(3)

kde je

D … pozorovací vzdálenost [mm],

d … velikost pozorovaného – kritického detailu [mm].

Obr. 3 Poměrná pozorovací vzdálenost

2.1.7 Oslnění

Oslnění je nežádoucí stav zraku, který ruší nebo zhoršuje zrakovou pohodu, případně znemožňuje vidění. Příčinou oslnění bývá příliš velký jas, nebo jeho nevhodné rozložení v zorném poli. Podle stupně rozeznáváme:

• oslnění rušivé (pozorovatel si neuvědomuje příčinu oslnění);
• oslnění omezující (vidění se stává namáhavým);
• oslnění oslepující (je znemožněno vidění).

Z hlediska příčiny oslnění rozeznáváme:

• oslnění absolutní (v zorném poli je tak velký jas, kterému nejsme schopni se přizpůsobit adaptačním reflexem);
• oslnění přechodové (způsobené náhlou změnou jasu při přechodech z tmavého do osvětleného prostoru);
• oslnění kontrastem (pozorování ploch o velmi rozdílném jasu – pozorování předmětu na meziokenním pilíři nebo čtení knihy proti okennímu otvoru).

Významově na nižší úrovni je oslnění závojové (způsobeno matným prostředím). Nejcitlivější je zrak na oslnění zdola, tj. odrazem od lesklých ploch podlahy, pracovní plochy, ale i odrazem od stínícího prvku či protější sousední fasády.

2.1.8 Spektrální citlivost zraku

Lidský zrak není stejně citlivý na všechny barvy. Největší citlivost zraku vykazuje na světlo žluté. Citlivost na barvu světla se liší při vidění za šera – skotopickém vidění a vidění ve dne – fotopickém vidění, a dále je různá u jednotlivých osob. Aby byla zajištěna jednotnost světelně technických výpočtů, byla přijata Mezinárodní komisí pro osvětlování CIE dohoda o spektrální citlivosti zraku tzv. normálního fotometrického pozorovatele.

Normální fotometrický pozorovatel je osoba v populaci s průměrnou spektrální citlivostí zraku. Při fotopickém vidění je citlivost normálního fotometrického pozorovatele největší pro světlo základní vlnové délky λ_m = 555 nm. Od této vlnové délky na obě strany spektra citlivost klesá, kdy při vlnových délkách kratších než 380 nm a delších než 770 nm je téměř nulová.

Obr. 4 Poměrná světelná účinnost monochromatického záření

Podíl spektrální koncentrace P(λ) [W·m^-1], zářivého výkonu při základní vlnové délce λ_m = 555 nm a spektrální koncentrace zářivého výkonu při uvažované vlnové délce λ [nm], který budí intenzivní zrakový vjem, se nazývá poměrná světelná účinnost monochromatického záření V(λ) [–].

\begin{gathered}
V(\lambda)=\frac{P(\lambda_\text{m})}{P(\lambda)}\space\text{[-]}
\end{gathered}

(4)

Z obr. 4 a ze vztahu (4) je zřejmé, že pro fotopické vidění V(555 nm) = 1 a V(380 nm) = V(700 nm) = 0.

3 ZÁKLADY FOTOMETRIE

Fotometrie se zabývá měřením viditelného záření a je částí optiky, která se zabývá světlem z hlediska působení na lidský zrak. Fotometrické veličiny jsou psychofyziologickou obdobou čistě fyzikálních veličin a vycházejí z mezinárodně domluvené spektrální citlivosti zraku normálního fotometrického pozorovatele při fotopickém vidění.

Světelný výkon zdroje je charakterizován světelným tokem Φ [lm], je obdobou fyzikální veličiny zářivý výkon.

\begin{gathered}
\phi=K_{\text{m}}\int_0^{+\infty}\cdot{P(\lambda)}\cdot{d\lambda}\space\text{[lm]}
\end{gathered}

(5)

kde je

V(λ) … poměrná světelná účinnost monochromatického záření pro normálního fotometrického pozorovatele při denním vidění [–];

P(λ) … spektrální koncentrace zářivého výkonu [W·m^-1];

K_m = 683 [lm·W^-1] … světelná účinnost monochromatického světla základní vlnové délky λ_m = 555 nm.

Obr. 5 K definici světelného toku

Rozložení světelného toku do různých směrů v prostoru popisuje svítivost I [cd].

\begin{gathered}
I=\frac{d\varPhi}{d\varOmega}\space\text{[cd]}
\end{gathered}

(6)

kde je

dΦ … elementární světelný tok [lm] vyzařovaný do elementárního prostorového úhlu dΩ v daném směru [srad].

\begin{gathered}
d\varOmega=\frac{dS}{r^{2}}\space\text{[srad]}
\end{gathered}

(7)

Obloha s rozptýleným slunečním světlem se považuje za plošný zdroj světla, kdy jeho důležitou charakteristikou je jas L [cd·m^-2].

\begin{gathered}
L=\frac{dl}{dS'}=\frac{dl}{dS\cdot\text{cos}\varTheta}\space\text{[cd}\cdot\text{m}^{-2}]
\end{gathered}

(8)

kde je

dI … svítivost [cd] elementární plošky dS [m²] zdroje ve směru určeném úhlem θ [rad],

dS´ … plocha průměru plošky dS do uvedeného směru [m²].

Většina plošných zdrojů světla má vlastnosti kosinových zářičů. Jas kosinových zářičů L [cd·m^-2] nezávisí na směru pozorování.

Poznámka:
d ve spojení s další veličinou znamená změna (dΦ, dΩ, dI a další).

Obr. 6 Jas kosinového zářiče

Intenzitu osvětlení v daném místě světla dopadajícího na plochu vyjadřuje fotometrická veličina osvětlenost E [lx]. Ve světelné technice je tato veličina základním kritériem, kdy popisuje světelný stav vnitřního prostoru budovy

\begin{gathered}
K=\frac{d\varPhi}{dS}\space\text{[lx]}
\end{gathered}

(9)

kde je

dΦ … světelný tok [lm] dopadající na elementární plochu dS.

Když je zdrojem světla zdroj bodový, tak z definice prostorového úhlu plyne

\begin{gathered}
d\varPhi=I\cdot d\varOmega=I\cdot\frac{dS'}{r^{2}}=\frac{I\cdot dS\cdot\text{cos}\varepsilon}{r^{2}}\space\text{[lm]}
\end{gathered}

(10)

kde je

r … vzdálenost zdroje od osvětlované plochy [m],

ε … úhel dopadu paprsků viz obr. 7 [rad].

Obr. 7 Osvětlenost bodovým zdrojem

Výsledná osvětlenost odpovídá tedy:

\begin{gathered}
E=\frac{I\cdot\text{cos}\varepsilon}{r^{2}}\space\text{[lx]}
\end{gathered}

(11)

Pro osvětlenost plošným zdrojem (okno, světlo z oblohy) potom platí:

\begin{gathered}
E=\int\frac{\text{cos}\varepsilon}{r^{2}}\cdot dl=\int\frac{\text{cos}\varepsilon}{r^{2}}\cdot L\cdot\text{cos}\varTheta\cdot dS\space\text{[lx]}
\end{gathered}

(12)

Obr. 8 Osvětlenost plošným zdrojem

Pro plošný zdroj konstantního jasu lze napsat jednoduchý vztah

\begin{gathered}
E=\frac{L\cdot S_{2}}{R^{2}}\space\text{[lx]}
\end{gathered}

(13)

Pro stavební světelnou techniku je další důležitou veličinou horizontální exteriérová osvětlenost E_H [lx]. Zdrojem světla je zde celá obloha a jedná se o osvětlenost nestíněné vodorovné roviny. Potom S₂ = π ∙ R² a za předpokladu konstantního jasu L [cd·m^-2] vychází pro horizontální osvětlenost zjednodušený vztah:

\begin{gathered}
E_{\text{H}}=\pi\cdot L\space\text{[lx]}
\end{gathered}

(14)

Světelné paprsky se na rozhraní dvou optických prostředí částečně odrážejí. Neodražená část světelného toku se průchodem hmotou zeslabuje, zbytek prostupuje u transparentních materiálů do dalšího prostředí. Podle zákona zachování energie:

\begin{gathered}
\varPhi=\varPhi_{\text{ρ}}+\varPhi_{\text{t}}+\varPhi_{\text{a}}\space\text{[lm]}
\end{gathered}

(15)

kde je

Φ … dopadající světelný tok [lm],

Φ_ρ … odražený světelný tok [lm],

Φ_t … propuštěný světelný tok [lm],

Φ_a … pohlcený světelný tok [lm].

V reálném prostředí je velmi málo materiálů, které by byly dokonale odrazivé, anebo splňovaly ideální podmínky lomu světla. Pro určování typu odrazu a lomu světla ve světelné technice byla vypracována klasifikace povrchů, viz obr. 9.

Obr. 9 Světelný odraz a prostup směrového paprsku [16]

Typy povrchů: A – zrcadlový, B – difuzní, C – smíšený, D – směrově rozptylný, E – prizmatický

4 DENNÍ OSVĚTLENÍ BUDOV

Dynamika denního osvětlení je pro člověka velice důležitá, určuje totiž biologický rytmus celého organismu. Počínaje návykem na bdění a spánek, přes ovlivnění aktivity či pozornosti při práci, působí na pohodu nebo únavu a ospalost, až po změnu tělesné teploty lidského organismu.

Zraková pohoda je jedním z hlavních požadavků na vnitřní prostředí budov. Denní osvětlení a jeho správný návrh je jedním ze základních faktorů, které zrakovou pohodu ovlivňují. Cílem návrhu denního osvětlení je zajistit do místnosti přístup světlu, které je rozptýleno v atmosféře, a vytvořit tak zrakovou pohodu pro uživatele interiéru, tj. vytvořit vhodné světelné podmínky pro zrakové činnosti, konané ve vnitřním prostoru.

Naprostá většina aktivit člověka je spojena s vykonáváním zrakové práce, nebo alespoň s potřebou získávat zrakové informace. Světlo je nositelem všech zrakových podnětů. Množství světla v interiéru budov, jeho prostorové rozdělení, spektrální složení a světelné poměry v zorném poli rozhodují o zrakové pohodě člověka. Jsou tři důvody, proč se dává přednost osvětlení denním světlem před osvětlením umělým:

• zdravotní;
• ekonomický;
• ekologický.

V nově navrhovaných budovách musí mít vždy vyhovující denní osvětlení tyto prostory:

• obytné místnosti bytů;
• ložnice a pokoje zařízení pro dlouhodobé ubytování a dlouhodobou rekreaci;
• denní místnosti zařízení pro předškolní výchovu;
• učebny škol (kromě speciálních poslucháren);
• vyšetřovny a lůžkové místnosti zdravotnických zařízení;
• místnosti pro oddech a jídelny určené pro uživatele vnitřních prostorů bez denního světla.

U ostatních vnitřních prostorů určených pro trvalý pobyt lidí se musí v souladu s jejich funkcí co nejvíce využívat denního osvětlení. U prostorů, které nejsou určeny pro trvalý pobyt, se denní osvětlení navrhuje všude tam, kde je to účelné a hospodárné. ČSN 73 0580-1 [1] definuje trvalý pobyt jako pobyt lidí ve vnitřním prostoru nebo jeho funkčně vymezené části, který trvá v průběhu jednoho dne (za denního světla) déle než 4 hodiny a opakuje se při trvalém užívání budovy více než jednou týdně. Podle § 34 NV č. 361/2007 Sb., je nutné zmínit pojem trvalá práce, který vymezuje tzv. zrakovou zátěž, což je trvalá práce spojená s náročností na rozlišení detailů, vykonávaná za zvláštních světelných podmínek, spojená s používáním zvětšovacích přístrojů, sledováním monitorů nebo zobrazovacích jednotek, anebo spojená s neodstranitelným oslněním (viz kap. 2).

4.1 OBLOHA JAKO PLOŠNÝ ZDROJ SVĚTLA

Obloha jako plošný zdroj světla je podle Komise pro osvětlování CIE definována pomocí patnácti standardizovaných modelů. Jedná se o modely – typy oblohy zatažené, polojasné a jasné, kdy každý model má přesně definovány výpočtové parametry.

Obr. 10 Standardizované oblohy podle CIE – rozložení oblohových jasů – obloh zatažených [19]

Obr. 11 Standardizované oblohy podle CIE – rozložení oblohových jasů – obloh polojasných [19]

Obr. 12 Standardizované oblohy podle CIE – rozložení oblohových jasů – obloh jasných [19]

4.1.1 Výpočtové modely oblohy

Jako mezinárodně dohodnutý základ výpočtových metod denního osvětlení byla stanovena zatažená obloha v zimě při tmavém terénu s činitelem odrazu světla ρ terénu v mezích 0,05–0,2, kdy ρ³_T se přibližně rovná 0. Činitel gradovaného jasu pak závisí na elevačním úhlu ε [°] podle vztahu

\begin{gathered}
q=\frac{3}{7}(1+2\text{sin}\varepsilon)\space\text{[-]}
\end{gathered}

(16)

Obr. 13 Fisheye snímek modelu 1 rovnoměrně zatažené oblohy [16] (Nikon D80 with Sigma 4.5mm F2.8 EX DC Circular Fisheye HSM)

Obr. 14 Jasová mapa (program LumiDIS) [16]

V místech s dlouhotrvající sněhovou pokrývkou (podle ČSN 73 0580-1 při nadmořské výšce vyšší než 600 m) lze použít výpočtový model zatažené oblohy v zimě při zasněženém terénu, jehož činitel odrazu světla je v mezích 0,5–0,85 a ρ³_T má přibližně hodnotu 0,5. Při rozložení jasu oblohy podle tohoto modelu, kde činitel gradovaného se stanoví podle vztahu (4), se obdrží pro boční osvětlení interiéru příznivější hodnoty činitele denní osvětlenosti.

\begin{gathered}
q=\frac{3}{5}(1+\text{sin}\varepsilon)\space\text{[-]}
\end{gathered}

(17)

V porovnání s předchozím modelem oblohy poskytne model se zasněženým terénem pro boční osvětlovací systém příznivější hodnoty.

4.2 KVANTITATIVNÍ KRITÉRIA A LIMITY DENNÍHO OSVĚTLENÍ

Z vlastností a funkce zrakového orgánu vyplývá, že o zrakové pohodě nerozhoduje pouze množství denního světla, ale i další kritéria a okolnosti jako jsou dynamika světla či rozložení světla v interiéru. Účelem návrhu denního osvětlení je zajistit pro uživatele vnitřních prostorů budov zrakovou pohodu. Návrh musí zachovat zrakovou pohodu při zatažené, jasné i polojasné obloze a při přímém slunečním světle.

Kvantitativním kritériem světelného stavu vnitřního prostředí charakterizujícím úroveň denního osvětlení je činitel denní osvětlenosti D [%]. Obvykle se stanovuje jeho hodnota při nejméně příznivém stavu venkovního osvětlení – při rovnoměrně zatažené obloze v zimě. Kvalitativními kritérii jsou: rovnoměrnost denního osvětlení, rozložení světelného toku, rozložení jasu ploch v zorném poli, zábrana oslnění a barevné řešení interiéru. Kvalitativní kritéria by měla být prověřena i pro jiné stavy venkovního osvětlení, než je zatažená obloha v zimě. Zejména je riziko výskytu oslnění při jasné obloze a při přímém slunečním záření.

4.2.1 Činitel denní osvětlenosti

Činitel denní osvětlenosti D [%] je základním kvantitativním kritériem při hodnocení osvětlenosti denním světlem. Definuje se jako poměr osvětlenosti E [lx] dané roviny v interiéru (v posuzovaném místě) k současné horizontální exteriérové osvětlenosti E_H [lx].

Tento poměr se vyjadřuje v procentech.

\begin{gathered}
D=\frac{E}{E_{\text{H}}}\cdot100\space\text{[\%]}
\end{gathered}

(18)

Vnitřní prostory budov slouží rozmanitým činnostem a podle toho mají také rozdílné nároky na denní osvětlení. Podle zrakové obtížnosti se činnosti dělí do sedmi tříd. Kritériem zrakové obtížnosti je poměrná pozorovací vzdálenost. Stanoví se jako podíl pozorovací vzdálenosti D [m] dělený velikostí kritického detailu d [m] viz vztah (3). Kritický detail je nejmenší podrobnost, kterou je třeba rozlišit při dané zrakové činnosti.

Požadavky na denní osvětlení vnitřních prostorů stanovuje ČSN 73 0580-1 [1] základní požadavky na základě zrakových činností, kterým jsou tyto prostory určeny. Řadí je do 7 tříd podle poměrné pozorovací vzdálenosti. Metody výpočtu denního osvětlení norma neuvádí, pouze vytyčuje předpoklady, které musí být do výpočtu zavedeny. Jsou to:

• rozložení jasu oblohy;
• ztráty světla při postupu světlo propouštějícím materiálem konstrukce osvětlovacího otvoru a jeho směrovou propustnost světla;
• ztráty světla vlivem znečištění konstrukce osvětlovacího otvoru;
• ztráty světla vlivem nosné konstrukce osvětlovacího otvoru nepropouštějícího světlo;
• ztráty světla vlivem zařízení pro regulaci osvětlení;
• ztráty světla stíněním konstrukcí budovy;
• ztráty světla vlivem stínění zařízením ve vnitřním prostoru (vnitřním, technickým nebo technologickým);
• stínění venkovními překážkami;
• odraz světla od venkovních povrchů;
• mnohonásobný odraz světla od povrchů vnitřního prostoru v závislosti na jejich odraznosti.

Požadavky na hodnotu činitele denní osvětlenosti udává tab. 1. Minimální hodnoty činitele denní osvětlenosti D_min [%] musí být splněny ve všech kontrolních bodech interiéru nebo jeho funkčně vymezené části. Mimoto u vnitřních prostorů s horním a kombinovaným osvětlením, kde převažuje podíl horního osvětlení, musí být splněna i průměrná hodnota činitele denní osvětlenosti D_m [%]. Tím se zajistí i přiměřená rovnoměrnost osvětlení v těchto prostorech. Jde-li o trvalý pobyt lidí ve vnitřním prostoru nebo v jeho funkčně vymezené části, musí být minimální hodnota činitele denní osvětlenosti rovna nejméně 1,5 %, resp. průměrná hodnota pro horní nebo převažující horní osvětlení rovna 3 %, i když pro danou zrakovou činnost podle tab. 1 stačí nižší hodnoty.

Pro obytné objekty, které tvoří samostatnou skupinu posuzovaných objektů, platí pevně stanovené posuzované dva kritické body, viz kap. 7.1.

Hodnotu činitele denní osvětlenosti lze určit buď měřením, a to buď na hotové stavbě nebo na modelu, nebo výpočtem, což je doporučováno především ve fázi projektové přípravy stavby.

Tab. 1 Třídění zrakových činností a hodnoty činitele denní osvětlenosti podle ČSN 73 0580-1 [1]

4.3 KVALITATIVNÍ KRITÉRIA DENNÍHO OSVĚTLENÍ

K zásadním problémům návrhu denního osvětlení patří návrh zrakové pohody při měnících se podmínkách venkovního denního osvětlení. Světelný stav vnitřního prostředí musí kromě kvantity splňovat i kvalitativní předpoklady.

4.3.1 Rovnoměrnost denního osvětlení

Rovnoměrnost denního osvětlení je výsledkem podílu nejmenší a největší hodnoty činitele denní osvětlenosti, zjištěné v kontrolních bodech sítě na vodorovné – srovnávací rovině v interiéru nebo v jeho funkčně vymezené části. Výška srovnávací roviny se zpravidla volí 850 mm nad podlahou, u komunikací v úrovni podlahy. Hodnota rovnoměrnosti denního osvětlení nemá být u tříd I – IV menší než 0,2, u třídy V menší než 0,15, kdy u tříd I – III se doporučuje rovnoměrnost minimálně 0,3. V interiérech s horním osvětlením při splnění požadovaných průměrných hodnot celkového činitele denní osvětlenosti se předpokládá dosažení přiměřené rovnoměrnosti.

4.3.2 Rozložení světelného toku

Rozložením světelného toku se rozumí směr světla, jeho difuze či směrovost. Při navrhování osvětlení musí být volen směr dopadu světla tak, aby nedocházelo ke stínění zařízením interiéru či samotnou osobou pozorovatele. Přednost má osvětlení zleva nebo zleva a zpředu. Prostorové vidění je podporováno směrovým světlem, pro sledování plošných detailů je výhodnější světlo difuzní.

4.3.3 Rozložení jasu ploch

Rozložení jasu ploch je kvantitativním kritériem, souvisejícím s fototropickým reflexem a s požadavkem na vyloučení oslnění. Pro zrakovou pohodu při namáhavé zrakové činnosti je velice důležité dodržení dostatečného kontrastu mezi pozorovaným detailem a jeho bezprostředním pozadím, viz obr. 15.

Norma ČSN 73 0580-1 [1] stanoví tyto hranice poměrů průměrných jasů v zorném poli mezi pozorovaným předmětem a:

• plochami bezprostředního okolí 1:1 – 3:1;
• vzdálenými tmavými plochami 1:1 – 10:1;
• vzdálenými světlými plochami 1:1 – 1:10.

Předpokládá se pro bezprostřední okolí rozsah pozorovaného předmětu v kuželu se středovým úhlem do 10° od směru pohledu, blízké okolí 10–60° a vzdálené plochy nad 60°. Jas osvětlovacích otvorů při průhledu na oblohu nesmí při běžném směru pohledu způsobovat oslnění.

Obr. 15 Limity poměrů průměrných jasů v zorném poli pozorovatele

4.4 VÝPOČET ČINITELE DENNÍ OSVĚTLENOSTI

K výpočtu činitele denní osvětlenosti je možno použít více metod, které se od sebe liší přesností, pracností a vhodností použití při různých okolnostech – např. pro posouzení nebo návrh různých osvětlovacích systémů, při různých podmínkách venkovního stínění, různých rozměrových a tvarových parametrech posuzované místnosti, osvětlovacích otvorů apod. Všem metodám výpočtu je však společné stanovení výsledné hodnoty činitele denní osvětlenosti jako součtu tří dílčích složek:

• oblohové;
• vnější odražené;
• vnitřní odražené.

Posuzované místo v interiéru může být osvětleno kombinací přímého oblohového světla, světla odraženého od vnějších stínících překážek (okolních budov) a světla odraženého od vnitřních povrchů místnosti. Hodnota činitele denní osvětlenosti se proto skládá ze tří složek:

• oblohové složky D_s [%];
• vnější odražené složky D_e [%];
• vnitřní odražené složky D_i [%].

Při výpočtu se stanoví každá složka odděleně a výsledná hodnota činitele denní osvětlenosti se získá jako součet všech tří složek podle vztahu:

\begin{gathered}
D=D_{\text{s}}+D_{\text{e}}+D_{\text{i}}\space\text{[\%]}
\end{gathered}

(19)

Ve vztahu v konkrétních případech může být oblohová složka D_s (v případě celkového zastínění okenního otvoru vysokou stínící překážkou) nebo vnější odražená složka D_e (v případě, že před okenním otvorem není žádná stínící překážka) nulová.

Obr. 16 Složky činitele denní osvětlenosti

Metody stanovení činitele denní osvětlenosti výpočtem lze rozdělit na čistě početní a grafické. Oblíbené jsou grafické metody, z nichž největšího rozšíření v naší republice doznala metoda Daniljukova. Výhoda této metody spočívá v možnosti jejího mnohostranného použití pro různé výpočtové modely oblohy, různé sklony osvětlovacích otvorů i osvětlované roviny. Metoda používá řezové a půdorysné úhlové sítě, kde však odečtené hodnoty je nutno korigovat vzhledem k použitému výpočtovému modelu oblohy a v závislosti na směrové propustnosti zasklení. O tyto korekce jsou jednodušší metoda protraktorů doc. Kittlera a metoda využívající Waldramův diagram. Zjednodušení však poněkud omezuje mnohostrannost použití těchto metod. Dalšími metodami jsou metoda toková, Monte Carlo, radiační metoda atd. V současné době jsou v praxi nejčastěji využívány počítačové programy zabývající se touto problematikou.

Každý výpočet musí respektovat tyto skutečnosti:

• vlastnosti zdroje světla tj. způsob rozložení jasu po obloze, který je dán výpočtovým modelem oblohy;
• vnější podmínky tj. zejména existenci, tvar, velikost a jas stínících překážek;
• vlastnosti osvětlovacích otvorů tj. zejména jejich velikost, umístění a propustnost světla;
• vlastnosti osvětlovaného vnitřního prostoru tj. zejména jeho rozměrové parametry a odrazivost světla vnitřních povrchů.

4.4.1 Světelně technické vlastnosti stínicích překážek

Za stínicí překážky se zpravidla považují budovy, inženýrské stavby a terénní útvary. Uvažování vzrostlé zeleně jako překážky pro přístup denního světla je méně obvyklé, protože listnaté stromy jsou v zimním období bez listí, tudíž nestíní, a v letním období působí zeleň naopak spíše příznivě, protože brání nadměrnému přístupu slunečních paprsků.

Venkovní stínící překážky, které mají pravidelný tvar, se do výpočtu zahrnují podle skutečného obrysu překážky, překážky nepravidelné nebo velmi členité lze nahradit ekvivalentem pravidelného tvaru za předpokladu respektování gradace jasu oblohy.

Světelně technické vlastnosti stínicích překážek – jas stínicí překážky se vyjadřuje pomocí činitele jasu stínicí překážky k [-]. Ten je definován jako podíl jasu stínicí překážky L_e [cd·m^-2] a jasu L_s [cd·m^-2] oblohy, kterou překážka zakrývá.

\begin{gathered}
k=\frac{L_{\text{e}}}{L_{\text{s}}}\space\text{[-]}
\end{gathered}

(20)

Při posuzování vlivu stínicích překážek na denní osvětlení interiérů se v praxi přednostně uvažuje hodnota k = 0,1 bez ohledu na skutečnou kvalitu konkrétní stínicí překážky. Použití vyšší – příznivější hodnoty činitele jasu stínicí překážky než k = 0,1 ve výpočtu činitele denní osvětlenosti je však třeba vždy podrobně zdůvodnit, tzn. doložit návrhem barevného řešení všech povrchů stínicí překážky, povrchů průčelí vlastní budovy, pro jehož prostory je prováděn výpočet, případně povrchů všech okolních budov, které mohou činitel jasu stínicí překážky ovlivnit, a v neposlední řadě i povrchu terénu mezi budovami.

4.4.2 Světelně technické vlastnosti osvětlovacích otvorů

Při průchodu světla osvětlovacím otvorem se velikost světelného toku zmenšuje v závislosti na materiálu zasklení, vlivem neprůsvitných částí konstrukce okna a vlivem znečištění zasklení oken. K dalším ztrátám světla může dojít stíněním konstrukcemi posuzované budovy, nebo jiným v interiéru trvale instalovaným zařízením. Zmenšení světelného toku se charakterizuje činitelem prostupu světla τ [–], který je definován jako poměr prošlého světelného toku Φ_t [lm] ke světelnému toku Φ₀ [lm] dopadajícímu.

\begin{gathered}
\tau=\frac{\varPhi_{\text{t}}}{\varPhi_0}\space\text{[-]}
\end{gathered}

(21)

Je-li světelný tok kolmý na rovinu zasklení, pak se jedná o činitel prostupu světla v normálovém směru τ_s,nor [–]. Jeho hodnoty pro některé materiály jsou uvedeny v tab. 2.

Při vícenásobném zasklení se výsledný činitel stanoví jako součin dílčích činitelů. Propustnost světla závisí též na směru průchodu světla zasklením. Pro nejvíce častý případ zasklení dvojím sklem lze činitele prostupu světla τ_sψ [–] stanovit podle vztahu:

\begin{gathered}
\tau_{\text{s},\psi}=\tau_{\text{s,nor}}\cdot\tau_\psi=\tau_{\text{s,nor}}\cdot\text{cos}\psi\cdot\Bigg(1+\frac{1}{2}\text{sin}^{2}\psi\Bigg)\space\text{[-]}
\end{gathered}

(22)

kde je

ψ … úhel mezi směrem prostupu světla a normálou zasklení [°],

τ_ψ … veličina, která se nazývá činitel směrové propustnosti [–].

Tab. 2 Hodnoty činitele prostupu světla pro vybrané materiály podle ČSN 73 0580-1 [1]

Vliv neprůsvitných částí konstrukce okna (okenních rámů, příčlí) se vyjadřuje jako podíl průsvitné plochy S_s [m²] a celé skladebné plochy S_c [m²] osvětlovacího otvoru podle rozměrů ve stavebních výkresech.

\begin{gathered}
\tau_{\text{k}}=\frac{S_{\text{s}}}{S_{\text{c}}}\space\text{[-]}
\end{gathered}

(23)

kde je

τ_k … činitel prostupu světla stíněním konstrukcí osvětlovacího otvoru nepropouštějícího světlo [–].

Tento činitel významně zjednodušuje výpočty při relativně malé ztrátě přesnosti. Dovoluje totiž ve výpočtu pracovat pouze se skladebnými rozměry osvětlovacích otvorů.

Obdobný charakter má činitel prostupu světla vlivem zařízení pro regulaci osvětlení směru τ_r [–].

\begin{gathered}
\tau_{\text{r}}=\frac{S_{\text{s}}-S_{\text{r}}}{S_{\text{s}}}\space\text{[-]}
\end{gathered}

(24)

kde je

S_r … plocha neprůsvitných konstrukcí zařízení pro regulaci osvětlení (např. žaluzií) [m²].

U pohyblivých zařízení se pro stanovení nejmenších hodnot činitele denní osvětlenosti plocha S_r uvažuje při otevřené poloze, protože při zatažené obloze nebudou tato zařízení v činnosti.

Ztráty při průchodu světla osvětlovacím otvorem vlivem znečištění osvětlovacího otvoru se vyjadřují pomocí činitele znečištění τ_z [–] a to zvlášť pro vnější stranu zasklení τ_ze [–] a zvlášť pro vnitřní stranu zasklení τ_zi [–]. Jeho hodnoty uvádí tab. 3.

Tab. 3 Hodnoty činitele znečištění podle ČSN 73 0580-1 [1]

Pokud bude sklon zasklení okenního otvoru jiný, než jsou hodnoty uvedené v tab. 3, násobí se činitel znečištění na vnější straně τ_ze opravným činitelem podle tab. 4.

Tab. 4 Opravný činitel

Znečištění venkovního vzduchu je:

• malé při spadu prachu do 50 Mg/km² ročně (volná krajina, sídliště do 2 000 obyvatel);
• střední při spadu prachu od 50 do 200 Mg/km² ročně (běžná sídliště);
• velké při spadu prachu nad 200 Mg/km² ročně (průmyslové oblasti).

Znečištění vnitřního vzduchu je:

• malé ve vnitřních prostorech s čistým provozem (byty, čisté kanceláře, zdravotnické zařízení, školy, atd.);
• střední ve vnitřních prostorech s běžnými zdroji prachu (čisté dílny, skladiště, kuřárny, atd.);
• velké při významných zdrojích prachu (prašné dílny).

Hodnoty znečištění platí pro povrchy přístupné povětrnostním vlivům a podléhající podle hygienických či jiných předpisů pravidelnému čištění – lhůta max. půl roku.

Výsledný činitel znečištění se získá jako součin dílčích činitelů znečištění z vnější a vnitřní strany.

\begin{gathered}
\tau_{\text{z}}=\tau_{\text{ze}}\cdot\tau_{\text{zi}}\space\text{[-]}
\end{gathered}

(25)

U halových staveb s horním osvětlením je významné stínění konstrukcemi budovy. Činitel prostupu světla vlivem stínění konstrukcí budovy τ_b [–] se stanoví podle skutečných podmínek výpočtem nebo podle tab. 5.

Tab. 5 Činitelé prostupu světla zohledňující stínění konstrukcí τ_b [–] podle ČSN 73 0580-1 [1]

Souhrnný činitel prostupu světla τ_0,ψ [–] zahrnuje všechny uvedené vlivy a stanoví se podle vztahu:

\begin{gathered}
\tau_{0,\psi}=\tau_{\text{s},\psi}\cdot\tau_{\text{k}}\cdot\tau_{\text{r}}\cdot\tau_{\text{z}}\cdot\tau_{\text{b}}\space\text{[-]}
\end{gathered}

(26)

a souhrnný činitel prostupu světla v normálovém směru τ_0,nor [–] se stanoví podle vztahu:

\begin{gathered}
\tau_{0,\text{nor}}=\tau_{\text{s,nor}}\cdot\tau_{\text{k}}\cdot\tau_{\text{r}}\cdot\tau_{\text{z}}\cdot\tau_{\text{b}}=\frac{\tau_{0,\psi}}{\tau_\psi}\space\text{[-]}
\end{gathered}

(27)

4.4.3 Světelně technické vlastnosti vnitřních prostorů

Vnitřní odražená složka D_i [%] činitele denní osvětlenosti je způsobena odrazem světla od vnitřních povrchů místnosti. Významnou roli zde hraje činitel odrazu světla ρ [–] jednotlivých povrchů a předmětů v interiéru. Hodnota činitele odrazu světla je závislá na barvě a odstínu povrchu. Přibližně je možno hodnotu činitele odrazu světla určit porovnáním povrchu s barevným vzorníkem. Orientační hodnoty uvádí tab. 6.

Ve výpočtu činitele denní osvětlenosti se pracuje s průměrnou hodnotou ρ_m [–] činitele odrazu světla vnitřních povrchů místnosti. Ta se stanoví podle vztahu:

\begin{gathered}
\rho_{\text{m}}=\frac{\sum\limits_{\text{i=1}}^{\text{n}}S_{\text{i}}\rho_{\text{i}}}{\sum\limits_{\text{i=1}}^{\text{n}}S_{\text{i}}}\space\text{[-]}
\end{gathered}

(28)

kde je

n … počet povrchů v místnosti,

S_i … plocha i-tého povrchu, který má v důsledku své barevnosti hodnotu ρ_i [–] činitele odrazu světla [m²].

Při výpočtu průměrné hodnoty činitele odrazu světla vnitřních povrchů místnosti, je třeba započítat i povrch vlastních osvětlovacích otvorů, jejichž hodnota ρ_i = 0,1. Hodnoty ρ_m tak nikdy nemohou vyjít příliš vysoké. Je-li ρ_m = 0,5, pak se jedná již o velmi světlý interiér. Případné použití vyšší hodnoty je nutno doložit návrhem barevného řešení všech povrchů vnitřního prostoru, včetně výkazu výměr.

Tab. 6 Směrné hodnoty činitele odrazu světla běžných povrchů podle ČSN 73 0580-1 [1]. Hodnoty jsou průměrné pro čisté povrchy.

4.4.4 Výpočet D_s a D_e pomocí Daniljukových úhlových sítí

Daniljukovy úhlové sítě jsou v Čechách jednou z nejrozšířenějších grafických metod pro určení oblohové a vnější odražené složky celkového činitele denní osvětlenosti.

Touto metodou lze stanovit oblohové a vnější odražené složky činitele denní osvětlenosti. Princip této metody spočívá v rozdělení oblohové hemisféry na 10 000 plošek, kdy každá vyvolává v osvětlovaném místě osvětlenost ΔE = E_H ∙ 10^-4. Metoda uvažuje výpočtový model zatažené oblohy, ale neuvažuje ztráty světla v osvětlovacím otvoru; proto musí být zahrnut do výpočtu činitel gradovaného jasu q [–] a souhrnný činitel prostupu světla τ_0,ψ [–]. Nevýhodou této metody je její pracnost, ale velkou výhodou je mnohostranné použití pro různé sklony osvětlovacích otvorů, různé sklony osvětlovaných rovin i pro případné různé výpočtové modely oblohy.

Pro práci s Daniljukovými úhlovými sítěmi je třeba mít k dispozici na průsvitném papíře půdorys a svislý řez posuzovaného vnitřního prostoru. Řez prochází posuzovaným bodem a je kolmý k osvětlované rovině. Měřítko může být libovolné a konstrukce jsou zakresleny ve skladebných rozměrech.

Úhlová síť pro řez, viz příl. 10.1, se proloží do řezu místnosti tak, že bod P je totožný s posuzovaným bodem M a paprsky sítě označené číslem 50 se sklonem osvětlované roviny. Není-li okno stíněno vnější překážkou, pak parapet a nadpraží osvětlovacího otvoru vymezí počet n₁ dílků v řezu viz příklad v kap. 4.4.8.

Metodou lze řešit situace, kdy osvětlovací otvor je stíněn velmi dlouhými a s oknem rovnoběžnými budovami konstantní výšky (protější řadou domů v ulici). Pak počet n₁ dílků je vymezen horní vodorovnou hranou stínících budov a nadpražím okna. Důležitá je těžišťová osa t osvětlovacího otvoru, která prochází posuzovaným bodem M a má tu vlastnost, že v řezu půlí oblohovou složku činitele denní osvětlenosti. Nad osou i pod osou je stejný počet dílků Daniljukovy úhlové řezové sítě. V místech, kde těžišťová osa prochází rovinou zasklení, se nachází efektivní těžiště E oblohové složky osvětlovacího otvoru.

Úhel ε, který svírá těžišťová osa t s vodorovnou rovinou, je potřebný ke stanovení činitele gradovaného jasu oblohy. Úhel ψ mezi těžišťovou osou t a normálou zasklení je potřebný při stanovení směrového činitele prostupu světla. Je dobré si uvědomit, že jen při svislém zasklení se úhly ε a ψ navzájem sobě rovnají.

Půdorysnou úhlovou síť, viz příl. 10.2, je nutno proložit do roviny procházející těžišťovou osou t kolmo k rovině řezu místnosti. K tomu je nutno provést pomocnou konstrukci, nejlépe otočení posuzovaného bodu M okolo přímky procházející těžištěm E kolmo k rovině řezu místnosti. Získá se tak bod M´. S bodem M´ v půdorysu se ztotožní bod P Daniljukovy úhlové sítě pro půdorys, přičemž paprsek sítě označený číslem 0 se nachází v rovině řezu místnosti, viz příklad v kap. 4.4.8.

Levé a pravé ostění okna vymezuje počet n₂ dílků v půdorysu. Z hodnot n₁ a n₂ lze stanovit hodnotu oblohové složky D_s [%] činitele denní osvětlenosti:

\begin{gathered}
D_{\text{s}}=\frac{n_1\cdot n_2}{100}\cdot q\cdot\tau_{0,\rho}\space\text{[\%]}
\end{gathered}

(29)

Ve výše uvedeném vztahu (29) jsou již obsaženy korekce zahrnující gradovaný jas výpočtového modelu oblohy a ztráty světla při průchodu světla osvětlovacím otvorem. Hodnota činitele gradovaného jasu oblohy q [–] se získá dosazením hodnoty úhlu ε do vztahu (16) nebo (17), hodnotu souhrnného činitele prostupu světla τ_0,ψ [–] lze stanovit podle vztahu (26).

Při stanovení vnější odražené složky D_e [%] činitele denní osvětlenosti je práce s Daniljukovými úhlovými sítěmi obdobná jako při stanovení oblohové složky viz příklad 1. Hodnota vnější odražené složky činitele denní osvětlenosti D_e [%] se stanoví podle vztahu:

\begin{gathered}
D_{\text{e}}=\frac{n_{1\text{e}}\cdot n_{2\text{e}}}{100}\cdot k\cdot\tau_{0,\text{nor}}\space\text{[\%]}
\end{gathered}

(30)

kde je

k … hodnota činitele jasu stínící překážky, stanoví se podle vztahu (20) [–].

τ_0,nor … hodnota souhrnného činitele prostupu světla v normálovém směru, stanoví se podle vztahu (27) [-].

4.4.5 Výpočet D_s a D_e pomocí Waldramova diagramu

Výhodou Waldramova diagramu je názornost a zejména možnost posuzovat vliv i složitých poměrů stínění. Není-li stínící překážka rovnoběžná s oknem nebo mění-li složitě svůj tvar a výšku, pak je Waldramův diagram jedinou vhodnou graficko-početní metodou pro posouzení stínění takovou překážkou.

Původní Waldramův diagram vznikl v Anglii, avšak ve své původní podobě z roku 1923 poskytuje velice nepřesné výsledky. Proto došlo k zdokonalení a úpravě, kdy z původní verze, která předpokládala konstantní jas oblohy a neuvažovala rovnoměrně zataženou oblohu, byla vytvořena verze tohoto diagramu, která tyto parametry zahrnuje.

Upravený Waldramův diagram, viz příl. 10.5, lze použít pro posouzení denního osvětlení pouze svislými osvětlovacími otvory a lze jím stanovit, obdobně jako metodou Daniljukovou, hodnotu oblohové a vnější odražené složky činitele denní osvětlenosti.

Na vodorovnou osu diagramu se vynášejí azimutální odklony svislých okrajů oken a nároží vnějších stínících objektů od směru kolmého k zasklení. V diagramu jsou křivky pro elevační úhly horizontálních obrysů osvětlovacího otvoru a stínících průčelí. Podle elevačních a azimutálních úhlů se v diagramu znázorní osvětlovací otvor a stínící objekty, viz příklad v kap. 4.4.8. Z plochy S_s [cm²], nezastíněné části osvětlovacího otvoru v diagramu se určí oblohová složka činitele denní osvětlenosti D_s [%] podle vztahu:

\begin{gathered}
D_{\text{s}}=\frac{S_\text{s}}{S_\text{o}}\cdot\tau_{0,\text{nor}}\space\text{[\%]}
\end{gathered}

(31)

kde je

S_o … plocha čtverce v levém horním rohu diagramu [cm²],

τ_0,nor … činitel prostupu světla v normálovém směru [–].

Směrová propustnost světla dvojitého zasklení stejně jako gradace jasu zatažené oblohy v zimě jsou již přítomny v geometrii diagramu. U směrové propustnosti je kromě svislého uvažován i vodorovný odklon směru průchodu světla od normály k zasklení, což je prvek, který poskytuje metodě větší přesnost v porovnání s metodou Daniljukovou.

Z plochy S_e [cm²] zastíněné části osvětlovacího otvoru v diagramu se určí hodnota vnější odražené složky činitele denní osvětlenosti D_we [%] podle vztahu:

\begin{gathered}
D_{\text{we}}=\frac{S_\text{s}}{S_\text{o}}\cdot k\cdot\tau_{0,\text{nor}}\space\text{[\%]}
\end{gathered}

(32)

Plochy S_s a S_e lze zjišťovat planimetrem nebo proložením čtvercové sítě.

Upravený Waldramův diagram se stal základem výpočtového programu WAL 1.1, viz příklad v kap. 4.4.8.

4.4.6 Výpočet D_s a D_e pomocí protraktorů

Poslední zde uvedenou metodou, lze určit oblohovou složku činitele denní osvětlenosti a vnější odraženou složku v jednodušších případech stínění. Principem metody je určení velikosti oblohové složky činitele denní osvětlenosti v kontrolním bodě od nekonečně širokého osvětlovacího otvoru, která je následně korigována podle jeho výšky. První protraktory byly zveřejněny v Anglii 1946, předpokladem jejich sestrojení byl opět konstantní jas oblohy. Po úpravách, které byly provedeny Kittlerem, protraktory zahrnují směrový prostup světla, gradaci jasu zimní zatažené oblohy jak při tmavém, tak při zasněženém terénu. Pro každý druh a sklon zasklení je třeba mít zvláštní diagram, viz přílohy 6–9. Tato metoda je vhodná pro vodorovnou osvětlovací rovinu a nelze ji použít pro vodorovné okenní otvory.

Princip metody je na obr. 17 – podle sklonu osvětlovacího otvoru se vybere protraktor, který položíme do řezu místnosti tak, že střed protraktoru je ztotožněn s posuzovaným bodem. Podle druhu zasklení se odečte na stupnici hodnota D_s^∞Δ| pro čiré sklo rozdíl hodnot pro nadpraží a parapet. Zároveň se na vnitřní stupnici odečte hodnota elevačního úhlu ε_H nadpraží osvětlovacího otvoru. V půdoryse se pomocí stejného protraktoru určí šířková korekce φ_K. Protraktor se pokládá do půdorysu tak, že nulová hodnota φ_K je totožná s normálou osvětlovacího otvoru. Na přímkách spojujících půdorysný průmět posuzovaného bodu s levým a pravým ostěním jsou průsečíky s kružnicí, odpovídající hodnotě elevačního úhlu ε_H. Tyto průsečíky určují hodnoty φ_Ks1, resp. φ_Ks2. Výsledná hodnota šířkové korekce je potom:

\begin{gathered}
\varphi_{\text{ks}}=\varphi_{\text{ks2}}-\varphi_{\text{ks1}}\space\text{[\%]}
\end{gathered}

(33)

Hodnota oblohové složky činitele denní osvětlenosti D_s [%] se pro daný bod a osvětlovací otvor vypočte podle typu zasklení a terénu ze vztahu:

\begin{gathered}
D_\text{s}=D_\text{s}^{\infty\triangle|}\cdot\varphi_\text{ks}\cdot\tau_{0,\text{nor}}\space\text{[\%]}
\end{gathered}

(34)

Protraktor pro šikmé zasklení je třeba použít v souladu se sklonem okenního otvoru.

Obr. 17 Stanovení D_s pomocí protraktorů

4.4.7 Výpočet D_i pomocí metody BRS

Metodu ve formě nomogramů je možno použít pro stanovení vnitřní odražené složky D_i [%] činitele denní osvětlenosti pro interiéry s bočním osvětlovacím systémem a svisle zasklenými okny. Nomogramy jsou dva, viz příl. 10.3 a 10.4. Jedním nomogramem se stanovuje minimální D_i,min [%] a druhým průměrná D_i,m [%] hodnota vnitřní odražené složky činitele denní osvětlenosti v uvažovaném prostoru.

Pro práci s BRS nomogramy je třeba znát tři vstupní hodnoty:

• poměr čisté plochy zasklení osvětlovacího otvoru k celkové ploše všech vnitřních povrchů v místnosti (včetně plochy samotného okna) W/ΣS [m²/m²];
• průměrný činitel odrazu vnitřních ploch v místnosti ρ_m [–];
• úhel zastínění Z [°] viz obr. 18.

Obr. 18 Stanovení úhlu zastínění venkovní překážkou (ε₁ a ε₂)

BRS nomogram se skládá ze tří os. Údaj W/ΣS na první ose se spojí přímkou a s údajem ρ_m na třetí ose. Průsečík přímky a se střední osou se spojí přímkou b s údajem Z na třetí ose nomogramu. Tam, kde přímka b protíná první osu nomogramu, se odečte hodnota vnitřní odražené složky činitele denní osvětlenosti, viz v kap. 4.4.8.

Tímto postupem se stanoví pomocí jednoho z obou nomogramů minimální D_i,min [%] a pomocí druhého průměrná D_i,m [%] hodnota vnitřní odražené složky činitele denní osvětlenosti v posuzovaném vnitřním prostoru.

Hodnota D_i [%] v konkrétním místě v interiéru se stanoví pomocí vztahu:

\begin{gathered}
D_\text{i}=D_\text{i,min}+\frac{3x^2}{I^2}\cdot\Big(D_\text{i,m}-D_\text{i,min}\Big)\space\text{[\%]}
\end{gathered}

(35)

kde je

l … hloubka místnosti (měřeno od okna k protější stěně) [m],

x … vzdálenost posuzovaného místa od stěny protilehlé k oknu [m].

4.4.8 Příklad 1 – Vypočet činitele denní osvětlenosti

Úkolem je stanovit hodnotu činitele denní osvětlenosti D [%] na vodorovné pracovní rovině v obývacím pokoji v místě, které je v polovině hloubky místnosti a 1,0 m od boční stěny. Místnost má půdorysné rozměry 3,8 x 6,0 m, světlou výšku 2,6 m a je osvětlená jedním oknem 2,0 x 1,6 m s parapetem 0,9 m. Okno je stíněno souvislou překážkou s úhlem zastínění Z = 15° a je zaskleno dvojitě čirým sklem.

Obr. 19 Schéma posuzované situace a posuzovaného okna

\begin{gathered}
\tau_\text{s}=0{,}92\cdot0{,}92=0{,}846
\end{gathered}

\begin{gathered}
\tau_\text{k}=0{,}75
\end{gathered}

\begin{gathered}
\tau_\text{z}=0{,}90\cdot0{,}95=0{,}855
\end{gathered}

\begin{gathered}
\tau_{0\text{n}}=0{,}846\cdot0{,}75\cdot0{,}855=0{,}542
\end{gathered}

A. Výpočet Daniljukovou metodou a pomocí nomogramů

V řezu místnosti se stanoví počty dílků v řezu n₁ = 2,5 a n_1e = 1,7. Těžišťová osa oblohové složky svírá s vodorovnou rovinou elevační úhel ε = ψ = 18,5°. Po otočení roviny těžišťové osy (posunutí místa m v půdorysu) se stanoví počet dílků v půdorysu n₂ = 28 a n_2e = 29. Vypočte se korekce metody vzhledem ke gradovanému jasu oblohy, tj. činitel gradovaného jasu:

\begin{gathered}
q=\frac{3}{7}\Big(1+\text{sin}21^\circ\Big)=0{,}582
\end{gathered}

a činitel směrové  propustnosti:

\begin{gathered}
\tau_\psi=\text{cos}21^\circ\Bigg(1+\frac{1}{2}\text{sin}^221^\circ\Bigg)=0{,}994
\end{gathered}

Oblohová složka činitele denní osvětlenosti je:

\begin{gathered}
D_\text{s}=\frac{3{,}3\cdot28{,}5}{100}0{,}582\cdot0{,}542\cdot0{,}994=0{,}29\space\text{[\%]}
\end{gathered}

Vnější odražená složka činitele denní osvětlenosti je:

\begin{gathered}
D_\text{e}=\frac{1{,}7\cdot29{,}5}{100}0,1\cdot0{,}542=0{,}03\space\text{[\%]}
\end{gathered}

Vnitřní odražená složka činitele denní osvětlenosti se stanoví pomocí BRS nomogramů.

\begin{gathered}
W=2\cdot1{,}45\cdot0{,}825=2{,}4\space\text{m}^2
\end{gathered}

\begin{gathered}
\Sigma S=2[6{,}0\cdot3{,}8+2{,}6(6{,}0+3{,}8)]=96{,}56\space\text{m}^2
\end{gathered}

\begin{gathered}
\rho=0{,}5
\end{gathered}

\begin{gathered}
D_\text{im}=0{,}68\%,\space D_\text{i,min}=0{,}52\space\%
\end{gathered}

\begin{gathered}
D_\text{i}=0{,}50+\frac{3\cdot3^2}{6^2}\cdot(0{,}68-0{,}52)=0{,}64\space\%
\end{gathered}

\begin{gathered}
D=0{,}29+0{,}03+0{,}64=1{,}0\space\%
\end{gathered}

Obr. 20 Určení D_s a D_e činitele denní osvětlenosti

Obr. 21 Určení D_i,m pomocí BRS

Obr. 22 Určení D_i,min pomocí BRS

B. Výpočet Waldramovým diagramem

V půdorysu se stanoví azimutální odklony ostění okna od normály k zasklení. Z řezu se stanoví výškové úhly stínící překážky a nadpraží. Tyto úhly se přenesou do Waldramova diagramu. Hodnoty oblohové a vnější odražené složky činitele denní osvětlenosti se stanoví z poměrů ploch na diagramu. Složka D_i (%) se doplní z BRS nomogramů.

Obr. 23 Určení azimutálních odklonů a výškových úhlů

\begin{gathered}
D_\text{s}=\frac{1{,}445}{2{,}446}\cdot0{,}542=0{,}32\space\%
\end{gathered}

\begin{gathered}
D_\text{e}=\frac{0{,}642}{2{,}446}\cdot0{,}1\cdot0{,}542=0{,}01\space\%
\end{gathered}

\begin{gathered}
D=0{,}32+0{,}01+0{,}64=1\space\%
\end{gathered}

Výpočet je doplněn ukázkou výstupu z PC při stanovení činitele denní osvětlenosti programem WAL 1.1. Posuzovaný byt vyhovuje požadavkům normy ČSN 73 0580-1 [1] a ČSN 73 0580-2 [2] z hlediska denního osvětlení.

Obr. 24 Určení hodnot oblohové a vnější odražené složky činitele denní osvětlenosti

Obr. 25 Výstup z PC z programu WAL 1.1

Obr. 26 Výstup z PC z programu Wdls 4.1

4.5 MĚŘENÍ DENNÍHO OSVĚTLENÍ

Hodnotu činitele denní osvětlenosti lze určit kromě výpočtu také měřením. Měření může probíhat v reálných podmínkách na již dokončené stavbě, nebo na modelu stavby, kdy model lze umístit opět v reálných podmínkách nebo v podmínkách laboratorních – měření pod umělou oblohou.

Měření denního osvětlení vychází z normy ČSN 36 0011-1 [5], která se týká obecných parametrů a základních ustanovení a z ČSN 36 0011-2 [6], kde již jsou definována přesná místa a způsob měření denního osvětlení.

Denní osvětlení se měří při rovnoměrně zatažené obloze s rozložením jasu, viz kap. 5.1, za předpokladu tmavého terénu nebo terénu zasněženého. Pro zvláštní účely je možné měřit i za jiného stavu oblohy, ovšem tento stav musí být jednoznačně definován. Podle účelu měření a z toho vyplývajících požadavků na přesnost dělíme měření:

Přesné – posouzení náročných prostorů nebo měření určené pro výzkumné účely s nejistotou měření do 8 % včetně.

Provozní – posouzení správnosti návrhu a realizace podmínek osvětlení a zrakové pohody, jejich dodržování během užívání stavby s nejistotou měření 8–14 % včetně.

Orientační – posouzení pro ověření základních podmínek zrakové pohody a orientační kontroly denního osvětlení, na základě které se potom navrhuje další postup s nejistotou měření 14–20 %. Měření probíhá buď bez přítomnosti uživatelů (prostory uváděné do provozu, především tam, kde přítomností uživatelů nejsou ovlivněny podmínky osvětlení a zrakové pohody), nebo s přítomností uživatelů na jejich obvyklém místě (především u prostor, kde uživatelé ovlivňují osvětlení stíněním).

4.5.1 Přístrojové vybavení

Pro měření osvětlení se používají luxmetry, jasoměry a jasové analyzátory.

Luxmetr – pomocí tohoto přístroje, viz obr. 27, 28, je měřena intenzita osvětlení. Přístroj se skládá ze dvou částí, ze základního přístroje (analogového nebo digitálního), který je nutné kalibrovat v jednotkách intenzity [lx] a dále ze snímače – fotonky.

Obr. 27 Luxmetr Extech

Obr. 28 Luxmetr RadioLux 111 se dvěma čidly – čidlem pro běžná měření a miničidlem pro měření na modelech

Jasoměr – pomocí tohoto přístroje je měřen jas. Součástí přístroje je opět čidlo – fotonka; vyhodnocovacím přístrojem je analogový nebo digitální mikroampérmetr, který je kalibrován v jednotkách jasu [cd/m²]. Dále přístroj obsahuje optiku se zaostřováním, která vymezuje zorný úhel, ze kterého dopadá na čidlo světelný tok a optikou hledáčku na sledování místa měření s vyznačeným zorným polem.

Pro současné měření denní osvětlenosti v bodech na srovnávací rovině v interiéru a měření osvětlenosti na venkovní nezacloněné vodorovné rovině jsou zapotřebí buď dva luxmetry samostatně ověřené, nebo jeden luxmetr se dvěma měřicími hlavicemi a propojením pro současné měření interiérové a exteriérové osvětlenosti v místech od sebe dostatečně vzdálených. Luxmetr pro měření exteriérové osvětlenosti musí mít rozsah nejméně 100 000 lx. Pro měření je udávána max. plocha čidla 60 mm. Pro měření na modelu je udávána max. plocha čidla, která nesmí být větší než 30 mm.

Obr. 29 Jasoměr Konika Minolta LS 110

U přístrojů je nutné zajišťovat pravidelnou údržbu a před každým měřením zkontrolovat funkce jednotlivých přístrojů, aby byl vliv poruch na výsledky měření maximálně eliminován. Chyby přístrojů jsou udávány výrobcem a je nutné přizpůsobit výběr přístroje přesnosti měření, která je požadována. Použitelné celkové chyby přístrojů v závislosti na přesnosti měření udává tab. 7.

Tab. 7 Použitelné celkové chyby luxmetrů a jasoměrů

Dále je nutné zajišťovat pravidelnou kalibraci prostřednictvím pověřeného pracoviště pro rozsah intenzity osvětlení nebo jasů a druh světla, která se budou měřit. Pokud nejsou požadovány jiné lhůty kalibrace nebo ověření podle zvláštního právního předpisu, jsou kalibrační lhůty následující, viz tab. 8.

Tab. 8 Maximální lhůty kalibrace

4.5.2 Měřené veličiny

Měřené veličiny rozdělujeme na veličiny hlavní (osvětlenost a jasy ploch) a doplňkové (ztrátové činitele, jasy oblohy, teploty). Hlavní měřené veličiny jsou:

• osvětlenost v měřících bodech ve vnitřním prostoru stavby E [lx] pro výpočet činitele denní osvětlenosti D [%];
• osvětlenost venkovní nezacloněné vodorovné roviny E_H [lx] nebo jas oblohy;
• vertikální osvětlenost na rovině vnějšího zasklení okna E_w [lx] pro výpočet činitele denní osvětlenosti D_w [%];
• jasy ploch ovlivňující zrakovou pohodu ve vnitřním prostoru a jasy osvětlovacích otvorů při průhledu na oblohu a okolní budovy.

Doplňující měřené veličiny jsou:

• činitel prostupu světla průsvitných materiálů kryjící osvětlovací otvory (když nejsou hodnoty známy);
• činitel vnějšího, vnitřního a celkového znečištění průsvitných materiálů kryjících okenní otvory;
• jasy oblohy pro stanovení rozložení jasu;
• teplota vnitřního a vnějšího vzduchu.

4.5.3 Výběr kontrolních bodů měření

Osvětlenost se měří v kontrolních bodech na srovnávací rovině rozmístěných v pravidelné pravoúhlé síti v celém posuzovaném prostoru, nebo ve funkčně vymezené části či částech nebo na pracovních místech. Srovnávací rovina může být nakloněná, vodorovná nebo svislá. Výška vodorovné srovnávací roviny je 0,85 m nad rovinou podlahy, pokud není pro konkrétní prostor a jeho funkci stanovena výška jiná. Krajní řady měřených bodů se zpravidla umísťují 1 m od vnitřních povrchů; ostatní body se rozmístí v pravidelných vzdálenostech tak, aby byl prostor dostatečně popsán a aby byl dostatečně zachycen prostorový průběh změny osvětlenosti a pokud možno i místa s nejmenší a největší osvětleností. V menších prostorech se zpravidla vzdálenost mezi jednotlivými měřenými body pohybuje 0,5–2 m, v rozsáhlých halových provozech s velkou světlou výškou může být až 6 m, viz obr. 30.

Obr. 30 Rozložení kontrolních bodů na srovnávací rovině ve vnitřním prostoru

Obr. 31 Rozložení kontrolních bodů na obecné srovnávací rovině

Pro zjištění průměrné osvětlenosti obecné srovnávací roviny se umísťují kontrolní body do středu stejných dílčích plošek, které ji pokrývají, viz obr. 31. Tyto plochy jsou čtvercové, nebo se čtverci musí blížit. Velikost dílčích plošek se volí tak, aby byl prostorově zachycen průběh osvětlenosti, změna osvětlenosti a místo s největší a nejmenší osvětleností. Pokud v některém bodě brání měření překážka, bod se vynechá a tato skutečnost bude uvedena v protokolu z měření. Za těchto podmínek lze z naměřených hodnot udělat aritmetický průměr. Stejně se umístí kontrolní body na pracovním místě, ale s menší roztečí. Na velikosti rozteče závisí nepřímo i přesnost zjištěné průměrné hodnoty a rovnoměrnosti.

Při jiném než pravoúhlém půdorysu se síť s kontrolními body umístí tak, aby tvar byl popsán co nejpravidelněji.

V symetrickém prostoru, či v prostorech, kde se půdorysné části pravidelně opakují, lze počet kontrolních bodů redukovat. V dlouhých a úzkých prostorech lze osvětlenost měřit v řadě bodů u velmi malých ploch pak uprostřed této plochy. Velikost těchto ploch tak závisí na rozložení osvětlenosti. Při přesném měření je vhodné dodržet maximální rozteč kontrolních bodů p:

\begin{gathered}
p=0{,}2\cdot5^{\text{log}d}
\end{gathered}

(36)

kde je

p … maximální rozteč kontrolních bodů, platí pouze pro p ≤ 10;

d … delší rozměr plochy.

4.5.4 Příprava měření

• Při měření musí být stav prostoru a osvětlení stejný jako při běžném užívání i včetně zařízení pro regulaci osvětlení, současně se zjistí údaje o údržbě prostoru a osvětlovacích soustav.
• Měření se provádí bez přítomností pracovníků na pracovišti; jejich přítomnost je výjimečná pouze v případě vlastního stínění, a to je nutné poznamenat do protokolu.
• Před měřením je nutné zkontrolovat čistotu a funkčnost měřicího zařízení a platnou kalibraci.
• Před měřením se musí nechat měřidlo temperovat.
• Měřidlo se musí nechat zapnuté nějaký čas stabilizovat při intenzitě osvětlení, při které se bude měřit.
• Čidlo – fotonka přístroje nesmí být stíněna pracovníkem provádějícím měření a ani jinak nesmí být netypicky zastíněna.
• Fotonka musí být umístěna v kontrolním bodě na srovnávací rovině co nejpřesněji podle požadovaného typu a druhu měření.
• Při měření se musí kontrolovat poloha čidla, aby jeho základna byla rovnoběžná se srovnávací rovinou (kontrola vodováhou).
• Naměřené hodnoty se odečítají až po jejich ustálení (některé luxmetry mají dobu ustálení nastavenu).
• Při měření jasu musí být v zorném poli pouze předmět měřený; na ten se musí jasoměr zaostřit.
• Při měření jasů v zorném poli pracovníka se jasoměr nastaví tak, aby poloha a výška odpovídaly poloze, výšce očí a směru pohledu pracovníka.
• Při posuzování jasů v zorném poli se uvažuje vrcholový úhel kuželu s vrcholem v místě sítnice oka a osou ve směru pohledu do 20° pro posuzovaný předmět (místo zrakového úkolu), od 20° do 40° pro blízké okolí místa zrakové práce, od 40° do 120° pro vzdálené okolí místa zrakové práce a nad 120° pro pozadí.
• Měření jasů na plochách v zorném poli pracovníka se provádí v jejich středu, pokud jsou malé a u větších ploch v pravidelné síti bodů.
• Při zjištění nepravděpodobného údaje je nutné měřicí přístroj zkontrolovat; pokud je nalezena závada, odstranit ji a měření zopakovat. U větších závad, kde je nutná oprava ve specializovaném servisu, je nutné po opravě provedení nové kalibrace přístroje.
• Při určování činitele odrazu světla je zřejmé, že nebude po celé měřené ploše stejný, proto se musí použít plošně vážený průměr jeho zjištěných dílčích hodnot.
• Rozsah a postup měření potom závisí na požadovaném typu a požadované přesnosti měření.
• Pro měření venkovní horizontální intenzity denního osvětlení je nutné vybrat nestíněné místo měření.

4.5.5 Postup měření

Činitel denní osvětlenosti – podmínkou jeho měření je rovnoměrně zatažená obloha, současný odečet osvětlenosti vnitřního kontrolního bodu a osvětlenosti venkovní vodorovné nezastíněné roviny. Měření by měla probíhat nejlépe mezi 11,00 a 14,00 hodinou, kdy je spektrální složení světla nejstabilnější.

Jas oblohy – kontrola rovnoměrného zatažení oblohy kontrolou rozložení jasu oblohy probíhá před, během i po skončení měření. Kontroluje se pomocí jasoměru; jeho úhel měřeného pole nemá být větší než 10°, pro přesná měření se doporučuje úhel 1°. Není-li k dispozici jasoměr, je možné použít luxmetr s jasovým nástavcem s černým matným povrchem uvnitř. Nemá-li nástavec optiku, má být jeho minimální délka dvacetinásobek jeho vnitřního průměru. Při přesných a provozních měřeních se kontroluje jas oblohy v elevačních úhlech 15°, 45°, 90° nad horizontem ve čtyřech svislých rovinách. Přípustné rozmezí jasů je pro elevační úhel 15° při tmavém terénu 0,3 až 0,6, při zasněženém terénu až 0,7. Pro elevační úhel 45° při tmavém terénu 0,7 až 0,85 a při zasněženém terénu až 0,9. Rozptyl jasů oblohy má být ve svislých rovinách v jednotlivých elevačních úhlech 15° a 45° nemá být větší než 10 % od průměrné hodnoty.

Venkovní srovnávací osvětlenost – měří se na venkovní nezastíněné rovině na předem vybraném místě, obvykle na střeše budovy nebo na vyvýšeném místě. Úroveň osvětlenosti venkovní nezastíněné roviny se zjišťuje v intervalu nejvýše 30 s a zaznamenává se včetně časového průběhu. Není-li k dispozici vhodné místo pro měření nestíněné venkovní srovnávací osvětlenosti, měří se tato osvětlenost pouze z poloviny oblohy luxmetrem s čidlem zacloněným z druhé strany krytem s černým matným povrchem. Výška krytu má být minimálně 10 průměrů čidla; jeho poloha se upraví předem zkouškou tak, aby měřená hodnota byla právě poloviční proti měření při osvětlení celou nezacloněnou oblohou. Dále je možné tuto osvětlenost stanovit výpočtem na základě měření jasu rovnoměrně zatažené oblohy L_ε, v úhlu ε nad horizontem:

při tmavém terénu

\begin{gathered}
E_\text{H}=\frac{7}{3}\cdot\frac{L_\varepsilon\cdot\pi}{1+2\cdot\text{sin}\varepsilon}\space\text{[lx]}
\end{gathered}

(37)

při zasněženém terénu

\begin{gathered}
E_\text{H}=\frac{5}{3}\cdot\frac{L_\varepsilon\cdot\pi}{1+\text{sin}\varepsilon}\space\text{[lx]}
\end{gathered}

(38)

Tento postup lze použít pro orientační měření [lx].

Činitel denní osvětlenosti D_w – Kontrolní bod je umístěn ve vertikální rovině vnějšího zasklení a zároveň s hodnotou osvětlenosti E_w se odečítá hodnota horizontální osvětlenosti E_h za podmínek rovnoměrně zatažené oblohy.

Činitel prostupu světla – propustnost světla se měří na výplni osvětlovacího otvoru oboustranně vyčištěné buď pomocí luxmetru (čidlo se přiloží na měřenou vnitřní stranu výplně s normálou plochy čidla vně a bezprostředně potom se měří s čidlem v poloze s otevřeným oknem, obě hodnoty osvětlenosti podělíme), anebo pomocí jasoměru (měří se jas oblohy nebo jiného pozadí směrem kolmo k povrchu materiálu a hned poté jas stejného pozadí s otevřeným oknem, kdy opět se obě hodnoty podělí).

Činitel znečištění výplně osvětlovacích otvorů – měří se osvětlenosti a jasy při materiálu oboustranně znečištěném, při materiálu s vyčištěným vnějším povrchem a při materiálu s vyčištěným povrchem oboustranně. Hodnota činitele znečištění vnějšího povrchu je rovna podílu hodnoty při oboustranném znečištění a při vyčištěném vnějším povrchu. Hodnota činitele znečištění vnitřního povrchu je rovna podílu hodnoty při znečištění pouze na vnitřním povrchu a při oboustranně vyčištěném povrchu. Celková hodnota znečištění je rovna podílu hodnoty změřené při oboustranném znečištění a hodnoty při oboustranném vyčištění.

Jasy – současně s měřením jasů se měří venkovní horizontální intenzita denního osvětlení. Z hlediska oslnění okny se přepočet provádí pro venkovní horizontální intenzitu E_e = 20 000 lx. Jas okna se kontroluje ve směru pohledu pracovníka v zorném úhlu do 60°. Posuzovaný směr musí být uveden v protokolu.

Činitel odrazu světla – činitel odrazu ploch s rovnoměrným odrazem světla (ne lesklé plochy) se zjistí na základě vztahu:

\begin{gathered}
\rho=\pi\cdot\frac{L}{E}\space\text{[-]}
\end{gathered}

(39)

kde je

E … intenzita osvětlení na posuzovaném místě [lx],

L … jas posuzované plochy [cd·m^-2],

ρ … činitel odrazu [–].

Při měření nesmí dojít k zastínění měřené plochy pracovníkem provádějícím měření. Tento činitel lze také zjistit porovnávací metodou, kdy se změří jas kontrolované plošky a pak jas normálu o známém činiteli odrazu. Činitel odrazu kontrolované plošky je úměrný poměru jejího jasu k jasu normálové plošky násobeného činitelem odrazu normálu.

Denní osvětlení v obytných místnostech – kontrolní body se volí podle obr. 32 takto:

Obr. 32 Volba kontrolních bodů

Měření se provádí na vodorovné srovnávací rovině ve výšce 0,85 m nad podlahou místnosti. Vzdálenost bodů od zdi musí být 1 m a posuzují se body v polovině hloubky místnosti, maximálně 3 m od okna. Pokud jsou osvětlovací otvory ve dvou sousedních stěnách, zvolí se jedna ze dvou dvojic kontrolních bodů (1 + 2 nebo 3 + 4), viz obr. 33.

Obr. 33 Volba kontrolních bodů

Měření na modelu – pro měření na modelu je třeba zhotovit model dostatečné velikosti, aby prostor byl dostatečně přístupný pro měření a pro spolehlivé měření v jednotlivých měřicích bodech, zpravidla v měřítku 1:10, při rozsáhlých halových prostorech může být menší. Při zhotovení modelu musí být důsledně i zmenšené rozměry všech konstrukcí ovlivňujících osvětlení a hodnoty činitele odrazu světla důležitých povrchů, včetně zhotovení všech předsazených konstrukcí. Musí se dodržet i odpovídající vlastnosti materiálů propouštějících světlo. Umístění modelu je na nestíněném místě a měří obdobným způsobem jako u vnitřních prostor staveb při kontrole rozložení jasu a osvětlenosti venkovní nezastíněné vodorovné roviny. Při měření pod umělou oblohou viz obr. 34 a obr. 35 musí být k dispozici umělá obloha dostatečných rozměrů, kdy průměr umělé oblohy by měl být minimálně pětinásobkem největšího půdorysného rozměru modelu. Při bočních osvětlovacích otvorech se musí umístit model tak, aby horní hrana těchto otvorů byla v úrovni horizontu umělé oblohy.

Obr. 34 Schéma umělé oblohy [16]

Obr. 35 Umělá obloha SAV v Bratislavě [16]

4.5.6 Hodnocení měření

Po měření se z vypočtených hodnot činitele denní osvětlenosti v síti kontrolních bodů zjistí minimální/maximální hodnota činitele denní osvětlenosti D_min/D_max [%] a vypočítá se také jeho průměrná hodnota D_m [%] i rovnoměrnost denního osvětlení R [%].

Nejistoty měření

Chyby měření se dělí podle charakteru na:

• systematické – chyby, u kterých jsou známy příčiny jejich vzniku a jsou odstranitelné (např. normálová chyba luxmetru korigováním naměřených hodnot podle kalibrační křivky);
• náhodné – charakterizovány jsou náhodným rozptylem hodnot, v němž se projevuje rušivý vliv jedné nebo společné působení více veličin, jejich přítomnost se projevuje rozptylem naměřených hodnot při opakovaném měření;
• hrubé – vznikají omylem měřičů, nesprávným postupem měření, použitím poškozeného přístroje, anebo zanedbáním některých rozhodujících vlivů na měření. Tyto chyby musí být z měření vyloučeny.

Podle zdroje vzniku rozlišujeme

• chyby přístrojů;
• chyby pracovníků provádějících měření;
• chyby metod;
• chyby vzniklé odlišnými podmínkami měření od předepsaného postupu.

Chyby se udávají v relativních velikostech v %.

Protokol měření

Protokol z měření obsahuje především tyto údaje

a) přesné označení budovy a vymezení prostoru, kde probíhalo měření;

b) datum a hodina měření;

c) účel měření a zvolený stupeň přesnosti měření;

d) údaje o měřicích přístrojích včetně třídy přesnosti a kalibrace přístrojů;

e) údaje o způsobu měření, případně o pomocných zařízeních;

f) rozměry nebo výkresy s orientací měřeného prostoru;

g) údaje o funkci prostoru, o druhu a rozmístění zrakových činností;

h) údaje o vlastnostech prostoru a o jeho vybavení zařízením;

i) údaje o osvětlovacích soustavách, druhy osvětlovacích otvorů, jejich rozměry, umístění, sklon, konstrukce, dráhy a vlastnosti průsvitné výplně osvětlovacích otvorů, způsob a lhůty čištění konstrukcí osvětlovacích otvorů, poslední interval čištění, stupeň znečištění;

j) údaje o stavu a funkci zařízení ovlivňujících osvětlení během měření, funkční stav konstrukcí osvětlovacích otvorů, druh a vlastnosti zařízení pro regulaci denního osvětlení (záclony, rolety atd.), funkční stav zařízení pro regulaci denního osvětlení během měření (stažené rolety, zatažené záclony, atd.);

k) údaje o okolnostech ovlivňujících měření (přítomnost uživatelů, stínění, teplota vzduchu atd.), stav a rozložení jasu oblohy během měření, venkovní stínění, předstupující části budovy s měřeným prostorem, okolní budovy, terén, vysoká zeleň, činitele odrazu světla stínících objektů, a terénu atd., případné dočasné stínění (lešení), teplota vnitřního i venkovního vzduchu;

l) výška a sklon srovnávací roviny a rozmístění kontrolních bodů pro měření osvětlenosti i jasů;

m) vyznačení orientace optické osy časoměru;

n) výsledné hodnoty zjištěné měřením sestavené do tabulek nebo uvedené ve výkresech, případně vyjádřené graficky, včetně odhadu nejistoty měření;

o) porovnání hodnot zjištěných měření s požadavky s ohledem na nejistotu měření;

p) závěry, vyhodnocení, případné doporučení na opatření ke zlepšení stavu osvětlení;

q) jména pracovníků účastnících se na měření;

r) podpis osoby odpovědné za měření.

Protokol z měření se zpracuje do podrobností s ohledem na stanovený stupeň přesnosti měření. Přehled obsahu protokolu z měření viz tab. 9.

Tab. 9 Přehled činností při měření denního osvětlení podle ČSN 36 0011-3 [7]

Tab. 10 Obsah protokolu z měření denního osvětlení podle ČSN 36 0011-3 [7]

4.6 SVĚTELNĚ TECHNICKÝ POSUDEK

4.6.1 Podklady pro zpracování světelně technického posudku

Světelně technický posudek je zpracováván na základě úplné projektové dokumentace, případně na základě podkladů a údajů o záměrech projektanta.

1 Průvodní zpráva obsahuje

• místo stavby a funkci investičního celku;
• výkres situace (M 1:500) se všemi náležitostmi – orientace ke světovým stranám, osazení okolní zástavby včetně jejího výškového řešení, terénní úpravy, souvislá vzrostlá zeleň apod. Charakteristika povrchů (alespoň přibližná – odrazové vlastnosti) stínících objektů a terénu.

2 Stavební výkresy

• půdorysy a charakteristické řezy místnostmi s kótami a popisem, označení polohy a rozměru okenních otvorů (M 1:50, M 1:100).

3 Podrobnosti okenních otvorů

• členění okenních otvorů – výkres M 1:2, 1:5 – τ_K;
• údaje o výplni okenního otvoru – zasklívací materiál – τ_S – a materiálu konstrukce neprůsvitných částí okenního otvoru;
• popis, případně výkres regulačních zařízení pro clonění okenního otvoru (žaluzie, slunolamy, závěsy, atd.).

4 Specifikace interiérů

• funkce (pro určení požadavků na denní osvětlení);
• zařízení interiéru (zejména zařizovací předměty z technologického hlediska fixované na pevné místo);
• popis vnitřních povrchů – materiály, barvy ρ;
• zakreslení pracovních míst do půdorysu místnosti.

4.6.2 Metody výpočtu

Zvolené výpočetní metody činitele denní osvětlenosti (jeho jednotlivých složek) musí respektovat základní ustanovení norem ČSN 73 0580-1 až 4 [1–4] a musí umožnit zavedení následujících vlivů:

• gradaci jasu rovnoměrně zatažené oblohy za předpokladu tmavého terénu ρ_T = 0,05 – 0,2, případně zasněženého terénu ρ_T = 0,5 – 0,85;
• všechny druhy světelných ztrát (prostupem světla sklem, zašpiněním povrchů, konstrukcí okna, zařízením interiéru, zařízením pro regulaci přímého slunečního záření);
• stínění venkovními překážkami;
• odraz světla od venkovních povrchů;
• odraz světla od povrchů interiéru.

4.6.3 Pomůcky

Pro výpočet činitele denní osvětlenosti, jeho oblohové, vnitřní a vnější odražené složky lze použít graficko-početní metody: Daniljukovy úhlové sítě, Waldramův diagram, Protraktory, BRS nomogramy a další, nebo jejich počítačové modifikace.

4.6.4 Postup zpracování posudku

1 Zařazení posuzovaného interiéru do světelně technické třídy a stanovení příslušných normativních kritérií (kvalitativních, kvantitativních).

2 Stanovení základní parametrů pro výpočet:

• úhel zastínění okolní zástavbou Z [°];
• průměrný činitel odrazu vnitřních povrchů ρ_m [-], včetně zařízení interiéru;
• výpočet efektivní plochy zasklení W [m²];
• poměr efektivní plochy zasklení k celkové ploše odrážejících povrchů interiéru W/S [-].

3 Zvolení sítě bodů na srovnávací rovině pro výpočet hodnot činitele denní osvětlenosti, zanesení do projektové dokumentace.

4 Vlastní výpočet celkového činitele denní osvětlenosti v kontrolních bodech zvolené sítě:

• výpočet souhrnných světelných ztrát;
• výpočet D_s, D_e, D_i v %;
• výpočet činitele rovnoměrnosti osvětlení;
• posouzení všech kvalitativních kritérií.

5 Zakreslení průběhu osvětlenosti v charakteristických řezech posuzovaného interiéru a vynesení křivek stejné osvětlenosti (izočar) do půdorysu interiéru.

6 Porovnání vypočtených hodnot s normovými kvantitativními a kvalitativními kritérii. Komplexní posouzení posuzovaného prostoru, včetně návrhů na případné změny, umožňující zlepšení nevyhovujícího světelného stavu se zpětným posouzením.

5 DENNÍ SVĚTLO V BUDOVĚ

Působení sluneční radiace ve vnitřním prostředí budovy vytváří určitý světelný stav tohoto prostoru. To znamená dostatek či nedostatek přímého slunečního záření – proslunění prostoru a dostatečné či nedostatečné osvětlení denním světlem, tj. difuzním zářením oblohy – viz kap. 4.1.

Dostupnost slunce a světla ve vnitřním prostoru je závislá na celé řadě faktorů, které můžeme rozdělit do tří skupin:

• urbanistické řešení zástavby a krajina – to znamená rozměry a rozměrové proporce budov, jejich tvarové řešení, odstupy a orientace budov ke světovým stranám i k okolní zástavbě, umístění do terénu (vliv členitosti terénu včetně stínícího vlivu souvislé vzrostlé zeleně). Dále odrazivost vnějších povrchů (budov, terénu).
• konstrukční systém a architektonické řešení budovy. Patří sem konstrukční výška, hloubka traktů, rozměry a rozměrové proporce interiérů a jejich vazba na plášť budovy, včetně předsazených prvků (balkony, lodžie, terasy, arkýře, římsy apod.). Dále pak odrazivost (to znamená použitý materiál, barevné řešení apod.) vnitřních povrchů.
• obvodový plášť budovy. Jeho materiálové a konstrukční řešení, ze kterého plyne tloušťka, dále perforace pláště okenními otvory (plocha, tvar, výšková poloha a sklon okna). Rovněž sem patří vlastní konstrukce okna (použitý materiál na rámy, příčle, křídla, zasklení) a vzhled okna (uspořádání dělicích prvků).

Tyto základní faktory samozřejmě souvisejí s vlastní funkcí budovy, způsobem využití jednotlivých prostorů a z toho plynoucí potřeby denního světla a přímého slunečního záření. Dostupnost světla a slunce ve vnitřním prostoru zprostředkuje navržený osvětlovací systém budovy. Ten je determinován požadavky na množství a kvalitu světla, vycházejícími z náročnosti zrakové činnosti a respektování všech dalších funkcí, jaké osvětlovací systém v konkrétních případech má plnit (ochrana před nepřízní počasí – déšť, zima, horko, prach, nadměrný hluk a samozřejmě vzhled budovy).

5.1 URBANISTICKÉ ŘEŠENÍ ZÁSTAVBY A KRAJINA

Hustota zástavby, orientace budov ke světovým stranám i k sobě navzájem, způsob, jakým je budova osazena v terénu, jeho výškové proporce, které jsou ovlivňovány architektem – urbanistou, osazení budovy na parcelu či její výběr – to vše je nutné navrhnout a posléze realizovat. Z toho tedy vyplývá, že výše popsané parametry přímo ovlivňují množství a kvalitu světla, které se přímo z primárního zdroje může dostat do interiéru. Lze uvést obecná doporučení, ale vlastní vhodné řešení musí vycházet z komplexního přístupu a znalosti konkrétní situace místa předpokládané zástavby a z respektování fyzikálních faktorů, vytvářejících pohodu vnitřního prostředí. Je třeba zvážit nadřazování ekonomických či jiných faktorů, které mohou často vést k neodstranitelným a trvalým následkům.

5.2 KONSTRUKČNÍ SYSTÉM A ARCHITEKTONICKÉ ŘEŠENÍ

Konstrukční systém budovy udává rozměrové proporce interiéru, tj. jeho dispoziční uspořádání. Podle funkce budovy architekt navrhuje dispoziční řešení podle zadání investora. Již v této fázi návrhu by měly být brány v úvahu potřeby uživatele vnitřního prostředí, jeho zraková pohoda a tím z našeho pohledu dostupnost slunečního záření a především denního světla. Respektování těchto požadavků má velice často vliv nejen na konstrukční řešení, ale i na jeho dispozici. Nežádoucími a negativně ovlivňujícími faktory množství denního osvětlení potom mohou být: malá konstrukční výška, hluboké a úzké trakty interiérů, předsazené prvky obvodového pláště v okolí okenních otvorů atd. Dalším prvkem, který hraje podstatnou roli v množství denního světla pronikajícího do interiéru, je barevné řešení nejen vlastní budovy a budov okolních, ale i terénu a především interiéru a zařizovacích předmětů. Také tato skupina faktorů podílejících se významnou měrou na světelném stavu vnitřního prostředí a prostorů budov je zcela v rukou navrhovatele a je jím maximálně ovlivnitelná.

5.3 OBVODOVÝ PLÁŠŤ BUDOVY

Tento prvek budovy nejenže určuje výraz a ovlivňuje vnější dojem z něj, ale jeho součástí jsou především okna, která kromě své estetické funkce splňují hlavně funkci osvětlovací pro navrhovaný interiér. Funkce okna je mnohem širší, z hlediska požadavků vnějších se jedná o funkci vzhledu budovy a pohledu do interiéru. Z hlediska požadavků vnitřních jde o osvětlení a oslunění interiéru, kontakt s exteriérem, větrání a v neposlední řadě ochrana před nepříznivými vlivy větru, deště, zimy, tepla, přímého slunečního záření. Z této řady požadavků je nutno kompromisními řešeními dojít k ideálnímu návrhu pro požadovaný interiér a jeho funkci, aby bylo vytvořeno optimální vnitřní prostředí, sloužící uživatelům. Další pozornost bude věnována pouze funkci okna, kterou je zajištění dostatečného a dobrého osvětlení interiéru. Z hlediska okna je množství světla, které pronikne do interiéru závislé na

• ploše, tvaru a umístění okna v obvodové stěně – obvodovém plášti;
• konstrukci okna – zasklení, rámy, příčle;
• konstrukční a materiálové řešení vlastní obvodové stěny, včetně prvků sloužících k redukci sluneční radiace, které jsou pevně spojeny s obvodovým pláštěm.

5.4 FUNKCE A ZPŮSOB VYUŽITÍ JEDNOTLIVÝCH PROSTORŮ

Požadavky na denní osvětlení jsou definovány v závislosti na konané zrakové činnosti v interiéru. Každá budova se z tohoto hlediska skládá z nepřeberného množství vnitřních prostorů s odlišnými požadavky. Ze světelně technického hlediska musí vnitřní prostředí vyhovovat zrakové činnosti a délce pobytu lidí v něm. S tímto cílem je třeba řešit osvětlení jednotlivých prostorů i celé budovy.

6 OSVĚTLOVACÍ SYSTÉMY

Osvětlovací systémy jsou rozlišovány podle způsobu získávání denního osvětlení, včetně sluneční radiace do interiéru. Z tohoto hlediska rozdělujeme tyto systémy na systémy pasivní – přístup denního světla do interiéru je umožněn bez technických zařízení, a systémy aktivní, kde je již k přístupu světla zapotřebí světelně technického zařízení, které nám zajišťuje v daných podmínkách maximální světelné zisky. Umístění osvětlovacího otvoru ve vztahu k prostoru, který má být osvětlen, tvoří osvětlovací systém, který lze dále rozlišovat podle převažujícího směru pronikání denního světla do interiéru, a to na

• boční – jedná se okna ve svislé obvodové stěně a dále o okna v šikmé střešní rovině osvětlující podkrovní prostory, viz obr. 36. Posuzovaným kvantitativním kritériem je D_min [%];
• horní – využívá nejčastěji otvorů – světlíků ve střešním plášti budov, dále pak světlovodů viz obr. 36. Specifickým typem horního – bazilikálního osvětlení je osvětlení okny s vysokým parapetem. Tento osvětlovací systém je účinnější než osvětlení boční, negativem je obtížné zajištění požadované rovnoměrnosti osvětlení v interiéru. Posuzovaným kvantitativním kritériem je zde oproti minimální hodnotě celkového činitele denní osvětlenosti u bočního osvětlení hodnota průměrná D_m [%];
• kombinovaný – slučuje vlastnosti bočního a horního osvětlovacího systému, viz obr. 37.

Tento systém se doporučuje zejména v případech, pokud předmět zrakové činnosti má velké rozměry nebo se jedná o montáž velkých celků (automobily, letadla atd.).

Obr. 36 Typy osvětlovacích systémů podle převažujícího směru dopadajícího světla

Obr. 37 Kombinovaný osvětlovací systém

• druhotný – tímto systémem je nazýváno osvětlení prostoru zprostředkovaně přes jiný osvětlovaný prostor, viz obr. 38. Účinnost tohoto osvětlení je velice nízká; a tento druh osvětlení navíc nezajišťuje v potřebné míře optický kontakt s vnějším prostředím. Tento druh osvětlovacího systému lze použít pouze u prostor bez trvalého pobytu;

Obr. 38 Druhotný osvětlovací systém

• sdružený – tento systém je samostatně popsán v kap. 9.

6.1 PASIVNÍ SYSTÉMY

Pasivní osvětlovací systémy umožňují přístup denního světla a přímé sluneční radiace do interiéru bez použití technických zařízení. Množství denního světla v interiéru je ovlivňováno orientací ke světovým stranám, dispozičním a konstrukčním řešením budovy a především základním pasivním prosvětlovacím prvkem – oknem. Dalšími prvky jsou prosklené stěny, střešní okna, světlíky, vikýře, prosklená atria a zimní zahrady. Vzhledem k tomu, že rostou nároky na využití prostorů uvnitř dispozic a v místech hustých zástaveb měst, začínají se k dennímu osvětlení využívat pasivní prostředky, jako jsou anglické dvorky, sklepní světlíky, světlovodné šachty, světlovody, viz obr. 39.

Obr. 39 Pasivní osvětlovací systémy: 1 – anglické dvorky, 2 – desky s reflexním nebo prismatickým povrchem, 3, 4, 5 – světlovody, 6 – světlík, 7 – okno, 8 – světlovodné podhledy

6.1.1 Okna a světlíky

Tyto prvky jsou nejběžnějšími a nejrozšířenějšími zástupci pasivních osvětlovacích systémů.

6.1.2 Anglické dvorky a sklepní světlíky

Tyto prvky slouží k prosvětlení a druhotně i k odvětrání podzemních podlaží. Anglickými dvorky jsou označovány klasické stavební konstrukce, pevně spojené s budovou a založené na podloží, které umožní sedání anglického dvorku spolu s budovou. Sklepními světlíky jsou nazývány konstrukce novodobé – prefabrikované, které jsou podstatně menší a prostorově méně náročné. Oba tyto prvky však ze světelně technického hlediska jsou schopné povýšit podzemní prostory na osvětlené a větratelné. Aby množství denního světla bylo co nejvyšší, je třeba dbát na správnou volbu hloubky, šířky a výškového osazení tohoto prvku. V neposlední řadě bude hrát roli také barevné řešení a kvalita vnitřních povrchů. Z tohoto důvodu je nejlepší volit barvy co nejsvětlejší, aby docházelo k maximálním světelným odrazům. Také z tohoto důvodu jsou z hlediska množství denního světla efektivnější sklepní světlíky, jelikož šedá barva betonových anglických dvorků odrazí světla méně než bílá lesklá plastových prefabrikovaných prvků sklepních světlíků.

Pro zasklení oken anglických dvorků se pro obytné prostory používají čirá skla, pro prostory ostatní lze použít z bezpečnostního hlediska skla bezpečnostní, skla s drátěnými vložkami nebo předsadit před okno mříž. Pro prostory restauračních zařízení lze použít skla barevná nebo vitráže.

Vzhledem k tomu, že tyto osvětlovací systémy jsou většinou zcela nebo částečně pod úrovní okolního terénu, je třeba zajistit bezpečnou komunikaci v okolí a z tohoto důvodu se opatřují zábradlím nebo kryty. Z tohoto hlediska dělíme dvorky a světlíky na:

• kryté – pochozí nebo pojízdné;
• otevřené – nepřístupné (opatřené zábradlím nebo zástěnou) nebo přístupné (prostory se zahradními úpravami).

Z hlediska světelně technického jsou nejlepší variantou dvorky otevřené, ovšem je nutné zajistit jejich pravidelné čištění, jelikož u znečištěného povrchu klesá jeho světelná odrazivost a tím klesá i množství světla přiváděného do interiéru. Nevýhodou anglických dvorků a světlíků je, že neumožňují vizuální kontakt obyvatel vnitřních prostorů s venkovním prostředím.

6.1.3 Světlovody

Světlovody jsou speciální trubicové systémy vedoucí světlo z venkovního prostředí do interiéru, kdy ve většině případů jsou jimi překonávány velké vzdálenosti pomocí mnohonásobných odrazů a vysoce odrazivého povrchu, viz obr. 40.

Obr. 40 Základní části světlovodu

Systém světlovodu se skládá z několika částí

• nástřešní kopule je transparentní nadstřešní částí světlovodu, která umožňuje vstup slunečního záření. Kopule může být nejen nadstřešní částí, ale také fasádní, pokud se jedná o horizontální světlovod. Nejčastěji je vyrobena ze skla nebo z plastu – polykarbonátu (PC) nebo z polymethylmethakrylátu (PMMA), který se svými vlastnostmi sklu blíží. Důležité je, aby měl materiál dobrou propustnost světla pro dlouhou životnost světlovodu.
• světlovodný tubus vede světlo na místo určení. Vyráběn je v kruhových průměrech, běžně 50–1 000 mm, kdy světlovody velkých rozměrů nad 1 000 mm a světlovodné šachty se využívají u aktivních systémů osvětlení, stejně jako světlovody menší v podobě optických vláken. Světlovody jiných než kruhových průměrů se vyskytují velice zřídka, jelikož jejich účinnost z důvodu velkých ztrát – není plně využit odraz v rozích – je podstatně menší.

Z hlediska polohy a umístění světlovodného tubusu rozlišujeme tyto druhy světlovodů:

• vertikální světlovody – slouží k vedení světla, ale mohou obsahovat i elektrická svítidla;
• horizontální světlovody – především pro vedení umělého osvětlení, pro denní světlo pouze jako doplňkový, jelikož je podstatně méně účinný než světlovod svislý;
• šikmé a ohýbané světlovody – používají se pro vedení denního i umělého světla, každá odbočka však znamená světelnou ztrátu.

Obr. 41 Osvětlení světlovody průmyslové haly [25]

Obr. 42 Osvětlení školní učebny světlovody [25]

Obr. 43 Osvětlení velkoplošných kanceláří světlovody [25]

Obr. 44 Vyústění horizontálních světlovodů na fasádu [25]

Z hlediska materiálového provedení rozlišujeme tubusy

• neprůhledné se zrcadlovým povrchem, které jsou vyrobeny z upraveného hliníku a na vnitřním povrchu jsou opatřeny speciální odrazivou vrstvou;
• štěrbinové, světlo u nich vychází do prostoru štěrbinami;
• transparentní, vhodné použití, pokud procházejí několika podlažími, využívají se spíše u aktivních osvětlovacích systémů.

Sklo nebo transparentní plasty bez povrchové odrazné vrstvy se jako materiál pro denní světlo nepoužívají, protože neobsahují odrazivé vrstvy.

Stropní difuzor je prvek ukončující světlovod u interiéru, jehož úkolem je rozptýlit světlo po místnosti co nejrovnoměrněji. Podle systému zabudování v podhledu rozlišujeme světlovody na

• ukončené krytem zabudovaným ve stropní konstrukci;
• se sníženým tubusem volným (zrcadlovým nebo transparentním);
• se sníženým tubusem zabudovaným do zavěšeného podhledu.

Tento prvek by měl být z materiálu co nejvíce odolávajícího stárnutí, jelikož na něm závisí kvalita rozptýlení světla v interiéru.

Z hlediska světelně technického představují světlovody velký přínos především pro prostory dosud neosvětlitelné, protože umožňují rozvod světla na vzdálenost i několika podlaží. Je nutné si uvědomit, že s rostoucí délkou a rostoucím počtem ohybů klesá účinnost světlovodu. Optimální délkou při běžně používaném průměru je 5 m v závislosti na zrakové činnosti v interiéru. Dále je nutné říci, že při osvětlení interiéru pouze světlovody se jedná o osvětlení převážně lokální – tudíž není vhodné jako samostatné pro obytné místnosti, ale pouze jako doplňkové, protože není možné dodržet požadované hodnoty rovnoměrnosti osvětlení.

6.1.4 Zařízení sloužící pro přesměrování světla

Tato zařízení slouží pro přesměrování světla od okenních otvorů na větší vzdálenosti do hloubky místnosti. Používají se

• reflexní desky;
• prizmatické desky;
• podstropní světlovodné podhledy.

Při dopadu světla na povrch desky se světlo dále odráží směrem do interiéru. Desky je doporučeno umísťovat minimálně do výšky 2 m nad podlahou, aby byly vyloučeny ze zorného pole pozorovatele.

6.2 AKTIVNÍ SYSTÉMY

Tyto systémy využívají k osvětlení interiérů technická zařízení za účelem maximální světelného zisku. Tyto technické systémy koncentrují přímou sluneční radiaci, filtrují UV a IR záření a přenášejí tak do interiéru bílé světlo. Mnoho aktivních systémů je navrhováno v konečné kombinaci s umělým osvětlením a slouží především k osvětlení jinak neosvětlitelných prostor. Systémy využívají optických zrcadel a čoček, které odrážejí sluneční záření a světlo do světlovodných šachet a tubusů, kterými je rozváděno za pomoci optických kabelů a vláken. V závislosti na intenzitě slunečního záření je tento systém podporován senzory, které řídí zapínání a vypínání elektrické energie.

Prvky aktivních osvětlovacích systémů, viz obr. 45, jsou:

• sluneční kolektory a heliostaty;
• optické čočky;
• systémy optických vláken;
• světlovodné transparentní tubusy.

6.2.1 Sluneční kolektory a heliostaty

Sluneční kolektory soustřeďují sluneční záření, kdy po dopadu na zrcadlovou plochu se paprsky koncentrují do ohniska parabolického zrcadla. Zařízení koncentrující sluneční záření a denní světlo pomocí natáčení zrcadlových ploch ke slunci se nazývají heliostaty. Nejčastěji světlo odražené heliostatem je před vstupem do místnosti rozptýleno, aby bylo zajištěno jeho rovnoměrné rozložení. U aktivních systémů se velice často kombinují heliostaty se zrcadly a Fresnelovými čočkami, jelikož tím je dosaženo přenosu světla na velké vzdálenosti.

Obr. 45 Aktivní osvětlovací systémy: a – zrcadla, b – heliostaty, 1 – anglické dvorky, 2 – desky s reflexním nebo prizmatickým povrchem, 3, 4, 5 – světlovody, 6 – světlovodné podhledy

6.2.2 Optické čočky

Optické čočky jsou využívány ke koncentraci slunečního záření.

Obr. 46 Fresnelova čočka Atény, Řecko [16]

Obr. 47 Zrcadlo heliostatu Innsbruck, Rakousko [16]

6.2.3 Systémy optických vláken

• Systémy optických vláken se využívají k přenosu dat a signálů, nebo jako světelné vodiče. Při světelném přenosu vstupuje světlo do vlákna, uvnitř putuje po celé délce na základě principu odrazu světla. Z vlákna potom světlo volně vystupuje do prostoru.
• Součástmi systémů optických vláken jsou:
  • světelný zdroj – projektor;
  • umělý zdroj – umělé osvětlení;
• sluneční záření – soustava slunečních kolektorů;
• optický port;
• optická vlákna – světlovodná část;
• koncovky.

Nejvíce jsou rozšířeny optické systémy se světelným zdrojem, protože denní světlo není neustále k dispozici v požadované světelné intenzitě, a dále je zapotřebí nákladných zařízení na jeho koncentraci.

6.2.4 Světlovodně transparentní tubusy

Tyto tubusy jsou vyráběny z plastických hmot PMMA, kdy vnitřek tubusu je vysoce odrazivý. Způsobí tak, že světlo se v maximální míře odráží a vytváří po celé výšce svítící sloup.

7 SPECIFICKÉ PROBLÉMY DENNÍHO OSVĚTLENÍ RŮZNÝCH DRUHŮ STAVEB

Požadavky na denní osvětlení a způsob jeho realizace je rozdílný v závislosti na druhu a hlavně na využití vnitřního prostoru stavby. Jak již bylo uvedeno v kap. 5, požadavky na úroveň a kvalitu denního osvětlení vycházejí z náročnosti zrakové činnosti uživatelů vnitřního prostředí. Při návrhu osvětlovacího systému budovy je proto nezbytná znalost a respektování funkce budovy jako celku i jejích jednotlivých vnitřních prostor. Jenom tak lze zajistit vyhovující životní prostředí pro člověka – uživatele a jeho zrakovou pohodu.

7.1 DENNÍ OSVĚTLENÍ OBYTNÝCH BUDOV

Jedním z nejdůležitějších předpokladů zdravého a příjemného bydlení je dostatek slunce a denního světla. Jde především o hygienický požadavek, týkající se života člověka. Následným požadavkem je zajištění dostatku světla pro pracovní činnost.

Požadavky na denní osvětlení obytných budov stanoví ČSN 73 0580-2 [2]. Obytné místnosti v nově navrhovaných budovách musí mít vyhovující denní osvětlení. Požadavky na úroveň denního osvětlení jsou stanoveny takto:

Průměrná hodnota činitele denní osvětlenosti, pokud je požadována, tj. u vnitřních prostorů s horním denním osvětlením nebo s kombinovaným denním osvětlením, u kterého je podíl horního osvětlení na průměrné hodnotě činitele denní osvětlenosti D_m [%]roven nejméně jedné polovině podle ČSN 73 0580-1 [1], je nejméně 2 %.

V obytných místnostech, ve kterých se nepožaduje splnění průměrné hodnoty činitele denní osvětlenosti, musí být ve dvou kontrolních bodech, v polovině hloubky místnosti, ale nejméně 3 m od okna, vzdálených 1 m od vnitřních povrchů bočních stěn, hodnota činitele denní osvětlenosti nejméně 0,7 % a průměrná hodnota činitele denní osvětlenosti z těchto dvou bodů nejméně 0,9 %, viz obr. 48.

Jsou-li okna ve dvou stýkajících se stěnách, postačí, je-li splněn požadavek alespoň u jedné z obou dvojic bodů, viz obr. 49.

Úroveň denního osvětlení vyjádřená hodnotou činitele denní osvětlenosti D [%] není jediným kritériem světelné pohody v interiéru. Dále musí mít obytná místnost vizuální spojení s vnějším prostředím, osvětlovacím otvorem krytým v potřebném rozsahu průhledným a nezkreslujícím materiálem (čiré sklo). Spodní hrana okna má být nejvýše 0,9 m nad podlahou, horní hrana svislého okna nejméně 2,2 m nad podlahou obytné místnosti. Šířka okna má být rovna nejméně jedné polovině šířky okenní stěny. Při oknech ve více stěnách postačí, je-li tato podmínka splněna u jedné stěny. Při více oknech v jedné okenní stěně se týká požadavek součtu jejich šířek.

Obr. 48 Polohy posuzovaných kontrolních bodů u jednostranného osvětlení

Obr. 49 Polohy posuzovaných kontrolních bodů u dvoustranného bočního osvětlení

Prostor pro vaření v bytě není považován za místo trvalého pobytu a nemusí mít tedy denní osvětlení vyhovující pro tento účel.

Dalším neméně důležitým a sledovaným parametrem vnitřního prostředí je proslunění a oslunění. Požadavky na proslunění a oslunění stanoví norma ČSN 73 4301 [23]; a jsou zde stanoveny požadavky nejen na proslunění interiérů a vnitřních prostor, ale také na oslunění venkovních prostranství sloužících jako rekreační plochy. Hodnoticí kritéria jsou vztažena k datu 1. března.

Za prosluněný je považován byt, jestliže součet ploch jeho prosluněných místností je roven nejméně 1/3 součtu ploch všech obytných místností. U samostatně stojících rodinných domů, dvojdomů a koncových sekcí řadových rodinných domů se tento požadavek zvyšuje na 1/2 součtu všech obytných místností bytu. Při výpočtu ploch jednostranně osluněných obytných místností se pro tento účel uvažuje pouze hloubka obytné místnosti, která není větší než 2,3násobek světlé výšky místnosti, viz obr. 50.

Obr. 50 Započitatelná hloubka obytné místnosti z hlediska insolace

Obytná místnost je považována za prosluněnou, pokud splňuje tyto podmínky:

• půdorysný úhel dopadajících slunečních paprsků s rovinou okenního otvoru musí být nejméně 25°;
• přímé sluneční záření musí vnikat do místnosti okenním otvorem nebo otvory, jejichž celková plocha vypočtená ze skladebných rozměrů je rovna nejméně 1/10 plochy místnosti, kdy nejmenší skladebný rozměr osvětlovacího otvoru musí být alespoň 0,9 m, u oken ve skloněné střešní rovině může být menší nejméně však 0,7 m;
• sluneční záření musí dopadat na kritický bod v rovině vnitřního zasklení ve výšce 0,3 m nad středem spodní hrany osvětlovacího otvoru – parapetu, ale nejméně 1,2 m nad podlahou posuzované místnosti, viz obr. 51;
• výška slunce nad horizontem musí být nejméně 5° (pro 50° severní zeměpisné šířky, dne 1. 3. mezi 7:10 – 16:50 hodin SEČ, dne 21. 6. přibližně mezi 4:30 – 19:30 hodin SEČ);
• doba proslunění musí být při zanedbání oblačnosti 1. března nejméně 90 minut denně, u bytu se dvěma a více obytnými místnostmi se doporučuje proslunění min. 3 hodiny alespoň u jedné místnosti. Doporučuje se dodržet dobu proslunění nejméně 90 minut také dne 21. června. Požadovanou dobu proslunění pro den 1. 3. lze nahradit bilancí, při které mimo přestupné roky je celková doba proslunění, ve dnech od 10. února do 21. března včetně 3 600 minut (jedná se o 40 dní s průměrnou dobou proslunění 90 minut).

Obr. 51 Normativní kritéria obytné místnosti z hlediska insolace

Venkovní zařízení obytných budov sloužící k rekreaci jejích obyvatel (dětská hřiště, prostory s lavičkami atd.) mají mít alespoň 1/2 plochy osluněnou 3 hodiny denně 1. března.

7.1.1 Venkovní stínění stávajících místností – přístup denního světla k průčelí budovy

Jako kritérium přístupu denního světla k průčelí budovy slouží činitel denní osvětlenosti D_w [%] roviny zasklení z vnější strany. Tímto kritériem se nehodnotí úroveň denního osvětlení ve vnitřním prostoru ve vztahu k fyziologickým potřebám, ale míra zavinění případného nevyhovujícího stavu denního osvětlení venkovním stíněním, viz obr. 52.

Kritérium D_w [%] se použije pro hodnocení stínění stávajících vnitřních prostorů novými stavbami, nebo jejich novými částmi. Stínění stávajících vnitřních prostorů se považuje za vyhovující, jsou-li dodrženy požadované hodnoty podle tab. 11.

Obr. 52 Umístění kontrolního bodu, úhel stínění ε [°]a složky činitele denní osvětlenosti D_w [%] zasklení okna z vnější strany, kde D_ws je oblohová složka činitele denní osvětlenosti, D_wb je složka odražená od vnější stínící překážky a D_wg je složka odražená od terénu.

Tab. 11 Požadované nejnižší hodnoty činitele denní osvětlenosti D_w [%] roviny zasklení okna podle ČSN 73 0580-1[1]

Nově navrhované vnitřní prostory se tímto kritériem nehodnotí, ale musí plnit požadavky podle norem ČSN 73 0580 [2–4].

Kontrolní bod pro stanovení činitele denní osvětlenosti D_w zasklení okna z vnější strany se volí v rovině vnějšího líce průčelí, v ose okna, v polovině jeho výšky, ale nejméně 2 m nad úrovní přilehlého terénu. Při větší šířce okna než 10 m je nutno toto okno rozdělit na dvě, z nichž každé má ve své ose kontrolní bod. Je-li před oknem balkon nebo lodžie, umístí se kontrolní bod v ose okna a v uvedené výšce na svislé rovině vedené lícem vyložení balkonu nebo lodžie tak, aby se při stanovení činitele D_w co nejvíce vyloučil vliv stínění těmito prvky vlastního domu. Při posuzování zastínění nezastavěných pozemků se kontrolní body volí ve výšce 2 m nad terénem v místech plánovaných průčelí budov, případně v místech stavební čáry. Směr plánovaných průčelí budov, případně stavební čáry pak udává polohu svislé roviny, která je v kontrolním bodě osvětlena.

Hodnoty činitele D_w lze zjišťovat výpočtem nebo měřením, viz kap. 4.5. Metoda pro výpočet musí umožňovat zavést do výpočtu tyto vlivy:

• rozložení jasu oblohy charakterizované činitelem jasu oblohy q [–];
• stínění venkovními překážkami, kde je nutno respektovat odstup, výšku a tvar stínící překážky;
• odraz světla od venkovních povrchů, kde je nutno respektovat jas stínících překážek a terénu nebo činitelem odrazu světla stínící překážky.

Při navrhování výstavby a úprav stavebních objektů se musí v okolní zástavbě dodržet požadované nejnižší hodnoty činitele denní osvětlenosti D_w [%] roviny zasklení okna podle tab. 11.

7.2 DENNÍ OSVĚTLENÍ ŠKOL

Problematice osvětlení škol a předškolních zařízení je třeba věnovat zvláštní pozornost především proto, že výukový prostor je vizuálním prostředím velmi náročným z hlediska zrakové činnosti dětí, žáků či studentů. Dobré vidění a zraková pohoda z velké míry ovlivňují pracovní výkon žáků a tím je ovlivněna rychlost a stupeň únavy, a to jak zrakového orgánu, tak celková.

Zraková práceschopnost je ovlivněna

• světelnou citlivostí zraku, která vzrůstá právě v období dospívání a maxima dosahuje mezi 20. a 30. rokem života;
• světelnými poměry prostředí.

Školské stavby dělíme na:

• předškolní zařízení;
• základní školy;
• střední školy.

Požadavky na denní osvětlení škol stanoví ČSN 73 0580-3 [3]. Platí pro navrhování a posuzování denního osvětlení škol základních, středních, odborných, vysokých, zvláštních i předškolních výchovných zařízení. Platí rovněž i pro výukové prostory v jiných zařízeních např. školicích.

7.2.1 Předškolní zařízení

Jedná se o mateřské školy, případně o mateřské školy s jeslemi. Hra je základní činností dětí, kdy proces učení probíhá při hrách. Zraková činnost dětí je velmi náročná oproti světelné citlivosti jejich zraku. Z toho plynou vysoké nároky na kvantitativní a kvalitativní poměry denního osvětlení daných prostorů. Vzhledem k neustále se měnícímu postoji dětí v interiéru je nutné zajistit zrakovou pohodu v celé jeho půdorysné ploše a volba osvětlovacího systému tím bude značně limitována.

Srovnávací rovina v denních místnostech předškolních zařízení se předpokládá ve výšce 0,45 m nad podlahou. Požadavky na denní osvětlení v předškolních zařízeních udává tab. 12.

Tab. 12 Požadavky na denní osvětlení v předškolních zařízeních podle ČSN 73 0580-3 [3]

7.2.2 Základní školy

V těchto budovách jsou realizovány prostory různého charakteru zrakové činnosti. Kabinety a učebny mají charakter z hledisek světelně technických kancelářský, časově je nejdelší zraková práce, sedí-li žák v lavici. Z hlediska viditelnosti je nejnáročnější čtení, psaní a kreslení na pracovní ploše a zároveň sledování tabule.

Srovnávací rovina se předpokládá ve výšce 0,85 m nad podlahou. Při osvětlení pracovní roviny – stolu jsou velmi důležitou podmínkou směrování světelného toku. U osvětlení tabule jsou velmi důležité odrazové vlastnosti jejího povrchu. Hodnoty činitele odrazu se navrhují v rozmezí 0,1–0,2 a doporučena je barva tmavošedá nebo zelená. Černá není vhodná, jelikož při psaní bílou křídou dochází k velkému kontrastu – oslnění kontrastem. Při různém zorném úhlu pohledu žáků na tabuli je nezbytné zabránit oslnění, které může být způsobeno vysokým jasem okenního otvoru, nebo osvětlovanou plochou vysokého jasu. Může dojít tak k oslnění zraku, které je tím horší a rušivější, čím blíže k ose zorného pole působí. Nejúčinnější způsob, jak tyto rušivé jevy omezit, je upravit směr pohledu žáka od pracovního stolu k tabuli tak, aby zdroj vysokého jasu nebyl v ose zorného pole, ale byl odkloněn. To je změnit stupeň oslnění, viz obr. 53, čehož lze dosáhnout odklonem od zdroje rušivého jasu, viz obr. 54.

Obr. 53 Subjektivní hodnocení stupně rušivého oslnění [21]

Obr. 54 Eliminace oslnění jasem okna třídy – stínícím prvkem je vzrostlá zeleň

Oslnění může nastat i odrazem slunečního světla od lesklých povrchů; v tomto případě je účinným prostředkem pro zmírnění oslnění použití difuzní clony – záclon, rolet atd.

Doporučení pro zmírnění kontrastu oslňujícího jasu a jeho pozadí ve třídách:

• stěna s okny by měla být co nejsvětlejší, nejlépe bílá;
• okenní rámy bílé;
• meziokenní pilíře co nejužší;
• stěna s tabulí tmavší.

Součástí škol jsou i prostory jako pracovny výtvarné výchovy, laboratoře, kabinety, dílny, shromažďovací prostory, tělocvičny apod. Požadavky na denní osvětlení škol udává tab. 13. Vyhovující denní osvětlení se požaduje ve vnitřních prostorech všech typů škol s trvalým pobytem lidí.

Tab. 13 Požadavky na denní osvětlení ve školách [3]

7.2.3 Střední školy

Denní osvětlení středních, odborných či vysokých škol se v obecných požadavcích na kvalitu a kvantitu denního osvětlení neliší od škol základních, jelikož požadavky vycházejí z konané zrakové činnosti v daném interiéru. Specifickým prostředím jsou prostory počítačových učeben, kde lze stanovit tato doporučení z hlediska kvality zrakové pohody:

• návrh osvětlení tak, aby nevznikaly odrazy světla v obrazovkách (zrcadlení);
• činitel denního osvětlení D [%] ne příliš vysoký, aby nedocházelo ke snížení viditelnosti na monitorech;
• vyloučit oslnění velkým jasem osvětlovacích otvorů (pozor na směr pohledu na monitor);
• nejvhodnější osvětlení převážně ze strany nebo shora;
• vzdálenost očí od monitoru minimálně 0,5 m a umístění ve výši očí;
• návrh plynulé regulace denního osvětlení;
• sledování úrovně osvětlení – pomocí čidel (kontrola, čištění).

7.3 DENNÍ OSVĚTLENÍ VÝSTAVNÍCH PROSTOR

Výstavní prostory pro umělecká a vědecká díla se budují se záměrem představit návštěvníkovi exponáty v optimálních podmínkách s vyloučením krádeží a poškození různým způsobem.

Návštěvním musí mít možnost prohlížet si vystavené předměty v odpovídajících podmínkách zrakové pohody s vyloučením únavy, proto tvorba vizuálního prostředí klade vysoké nároky na kvalitu návrhu světelného prostředí, které je ovlivněno celou řadou faktorů. Tyto faktory lze rozdělit do dvou skupin, a to:

• vztah mezi předmět – osvětlení – pozorovatel;
• celkové tvarové řešení výstavního prostoru (požadované osvětlení exponátů, provoz návštěvníků v okolí, celkové osvětlení prostoru, vyloučení rušivých účinků osvětlení či oslnění).

Mezi obecná doporučení patří:

• vyloučení lesklých povrchů, které vyvolávají oslnění zrcadlovým odrazem;
• nepoužívat syté a vyzývavé barvy, které poutají zrak a tak rozptylují pozornost návštěvníka.

Volba osvětlovacího systému souvisí:

• s vystavovaným exponátem.

1 ploché exponáty (obrazy, grafiky, fresky, mozaiky, plány, plakáty atd.),

2 poloploché exponáty (reliéfy),

3 prostorové exponáty (sochy, plastiky, keramika, nábytek, porcelán atd.),

• s umístěním exponátů.

1 vertikální plocha (výstavní pruhy – obrazy),

2 horizontální plocha (knihy, mince, šperky),

3 prostorová poloha.

Osvětlení plochých exponátů

U plochých exponátů jsou sledována tři základní kritéria:

• rovnoměrnost a úroveň osvětlení;
• vyloučení vzniku zrcadlení;
• vyloučení paralelního osvětlení.

Osvětlení plochých exponátů souvisí se sledováním tzv. výstavního pásu – tedy se zorným úhlem návštěvníka, vzdáleností pozorovatele od výstavního pásu a velikostí předmětu. U obrazů je nejdůležitější svislá výstavní plocha – pás a jeho osvětlení. Stanovení správného rozsahu výstavního pásu souvisí se zorným úhlem pozorovatele, kdy obvyklým je 27 až 30°, viz obr. 55, obr. 56 a obr. 57.

Obr. 55 Zorné pole pozorovatele – rozměry výstavního pásu a vzdálenost pozorovatele [22]

Obr. 56 Určení výšky a polohy výstavního pásu při jednostranném bočním osvětlení [22]

Obr. 57 Správně osvětlený výstavní pás s horním osvětlovacím systémem [22]

Úroveň osvětlení výstavního pásu musí být taková, aby bylo možné dobře rozlišit i podrobnosti a současně docílit pokud možno rovnoměrného osvětlení. Jak již bylo uvedeno na základě fototropického reflexu zrak je poután předměty dobře osvětlenými – proto je důležité, aby nejlépe osvětleným místem bylo místo výstavního pásu.

U zasklených exponátů a lesklých olejomaleb je nutné vyloučit zrcadlení (okenního otvoru, pozorovatele atd.). Vyloučení zrcadlení je znázorněno na obr. 58, kdy jedním z řešení je naklonění pozorované roviny.

Obr. 58 Geometrická konstrukce zrcadlení a způsob jeho vyloučení [22]

Další možný způsob vyloučení zrcadlení je na obr. 59. Zde je zrcadlení vyloučeno pomocí zvýšení parapetu okna. Toto řešení sice vyloučí zrcadlení, ale nese s sebou velké nároky na výšku výstavních prostor a zároveň klesne úroveň osvětlení. Další obr. 60 vznik zrcadlení zenitového světlíku a možnost jeho odstranění. Lze zde sledovat správné proporce výstavního sálu vzhledem k vyloučení zrcadlení. Při dodržení zorného úhlu 27° vychází účinná výška výstavního pásu 3 m, vzdálenost oka 6 m, šířka výstavního sálu při oboustranné výstavní ploše je 12 m a výška sálu je 7 m.

Dalším nepříznivým jevem, vznikajícím při horním osvětlení dopadajícím do interiéru rovnoběžně s výstavním pásem, je tzv. paralelní osvětlení, viz obr. 61. Při tomto osvětlení vyniká jakákoliv nerovnost pozorovaného exponátu a ta vrhá nežádoucí stíny, které ovlivňují dojem z pozorování; proto u reliéfů a olejomaleb, které jsou nerovné, je vhodné vyloučení paralelního osvětlení a osvětlovat osvětlením bočním.

Obr. 59 Vyloučení zrcadlení okenního otvoru na výstavním pásu zvýšením parapetu okna [22]

Obr. 60 Vyloučení zrcadlení zenitového osvětlovacího otvoru [22]

Obr. 61 Příklad vzniku paralelního osvětlení výstavního pásu

Osvětlení prostorových exponátů

Prostorové exponáty na rozdíl od exponátů plošných vyžadují zcela odlišný způsob řešení denního osvětlení. Důležitým prvkem je zrakový vjem a zachování správné formy. Nutné je zde zdůraznění plasticity správným osvětlením, nejlépe bočním, kdy neméně důležitá je poloha vystavovaného předmětu vzhledem k osvětlovacímu otvoru a cirkulaci návštěvníků. Horní osvětlení způsobuje dlouhé stíny na povrchu sochy a jsou malé kontrasty osvětlených a neosvětlených částí exponátu. Exponát se potom jeví ploše. Řešení osvětlení sochy horním osvětlovacím otvorem viz obr. 62. Předmět nesmí být nikdy přímo pod osvětlovacím otvorem, ale stranou.

Obr. 62 Umístění prostorového exponátu při horním osvětlení a pozice návštěvníka [22]

Osvětlení zasklených vitrín

U osvětlení zasklených vitrín je prvořadým úkolem vyloučení zrcadlení, které vzniká především při pozorování tmavých předmětů (fotografie). Všeobecně lze doporučit nepoužívat horní osvětlení, při bočním osvětlení pečlivě volit polohu vitríny vzhledem k poloze osvětlovacího otvoru.

Osvětlení velkoplošných exponátů

Při osvětlení velkoplošných obrazů je vhodnou volbou osvětlení nepřímé, kdy toto osvětlení vtahuje diváka do děje na obraze. Vhodné je vyloučení osvětlení přímého a postavení pozorovatele v šeru, viz obr. 63.

Obr. 63 Schematické řešení panoramatického osvětlení velkoplošných exponátů [22]

Volba osvětlovacího systému, tedy poloha oken v obvodové konstrukci – boční osvětlení, nebo ve střešní konstrukci – horní osvětlení, závisí na druhu vystavovaných exponátů a na cirkulaci návštěvníků ve výstavním prostoru. Účinnost bočního a horního osvětlení je velice rozdílná.

Boční osvětlení – umožňuje využití pro výstavní plochu stěny protilehlé i postranní, z nichž každá je osvětlena jinak. Na bočních stěnách je osvětlení nerovnoměrné, kdy klesá ve svislém směru se vzdáleností od okna. Osvětlení protilehlé stěny je poměrně rovnoměrné, hrozí však zrcadlení.

Horní osvětlení – ze světelně technického hlediska je toto osvětlení účinnější, vyšší úroveň osvětlenosti však nemusí znamenat lepší světelné podmínky. Osvětlení plochy podlahy je o mnoho vyšší než osvětlení bočních stěn, a to je nežádoucí. Pozornost je nutné věnovat také možnému vzniku zrcadlení a paralelnímu osvětlení, které je třeba vyloučit.

Z hlediska osvětlení výstavních prostor lze konstatovat, že nad požadovanou kvantitou osvětlení převažuje kvalita, kdy v poslední době se stále častěji používá osvětlení umělé.

7.4 DENNÍ OSVĚTLENÍ SPORTOVNÍCH STAVEB

Při navrhování sportovní stavby z hlediska denního osvětlení je rozhodujícím kritériem její funkce, druh činnosti a doba využívání. Prostory se sportovní aktivitou lze rozdělit na prostory

• pouze pro sportovce – bez diváků – požadavky vyplývají z druhu činnosti a polohy srovnávací roviny;
• pro sportovce a diváky – rozlišení požadavků na osvětlení;
  • pro sportovce;
  • pro diváka.

Dále členíme sportovní haly podle činnosti:

• víceúčelové:
  • míčové hry (basketbal, volejbal, fotbal, házená, pozemní hokej);
  • gymnastika, judo, karate;
  • šerm, tenis, kriket, squash;
• dlouhé:
  • střelba (doporučeno umělé osvětlení);
  • kuželky, bowling – denní osvětlení je možné, ne boční, zpravidla se navrhuje umělé;
• plavecké bazény – denní osvětlení a sluneční záření je zde vítáno, ovšem pozor na nepříznivé účinky – oslnění slunečním zářením, oslnění odrazem od hladiny. Důraz se také klade na viditelnost pod hladinou (skoky do vody, akvabely). Na obr. 64 jsou příklady nevhodného osvětlení bazénů.

Cílem návrhu osvětlení sportovního zařízení je

• zajistit dokonalé prostorové vidění na ploše pro sportovce, kdy nesmí být oslňováni ani vysokým jasem, ani kontrastem jasů, nesmí docházet k siluetovému efektu (pozorování předmětu s malým jasem proti pozadí, které má jas větší, kdy předmět je vnímán jako silueta). Na ploše je požadováno intenzivní osvětlení;
• optimální podmínky pro diváka, v hledišti tlumené osvětlení, aby nerušilo sportovce. Umožnit divákovi sledovat sportovní činnost při vysoké dynamice činnosti a neustále se měnící vzdálenosti mezi sportovcem s divákem;
• maximální využití prostoru, nesmí vznikat neosvětlená nebo špatně osvětlená místa;
• ochrana před nadměrnou přímou sluneční radiací v letním období, dále regulace světelných ztrát při nočním osvětlení;
• pravidelná údržba zasklených ploch.

Obr. 64 Nevhodné řešení osvětlení plaveckých bazénů [9]

U sportovních hal lze obecně navrhnout jak boční, tak horní osvětlení. Z hlediska množství světla je opět účinnější osvětlení horní, avšak pro optimální podmínky vidění nestačí. Je nutné sledovat také kvalitu – rovnoměrnost, odpovídající kontrasty mezi předmětem zrakové činnosti sportovce a jeho pozadím. Je nutné se vyvarovat negativních jevů jako oslnění sportovce či siluetového efektu. Účinnost bočního a horního osvětlení je velice rozdílná.

Boční osvětlení – sledujeme:

• oslnění jasem plochy okna či přímou sluneční radiací;
• siluetový efekt;
• účinnost clonících zařízení – pozor na klesající osvětlení;
• oslnění odrazem od zasklených ploch při nočním osvětlení.

Horní osvětlení – výhodou je rovnoměrnost, i zde však může dojít k oslnění, kdy ochranou je orientace zasklených ploch na neslunečnou stranu, nebo různé způsoby úpravy podhledů či tvarové řešení konstrukce, viz obr. 65 a obr. 66.

Obr. 65 Horní osvětlení bez a s použitím varianty podhledu

Obr. 66 Horní osvětlení s tvarovým řešením nosné konstrukce [9]

Pro posuzování osvětlenosti sportovních hal – určování celkového činitele denní osvětlenosti D [%] je důležité stanovení polohy srovnávací roviny. Pro víceúčelové haly je srovnávací rovinou podlahy, pro bazény je to rovina vodní hladiny.

7.5 DENNÍ OSVĚTLENÍ ZDRAVOTNICKÝCH ZAŘÍZENÍ

Zdravotnická zařízení můžeme podle druhu poskytované péče dělit na

• lékařské ordinace;
• nemocnice, sanatoria a rehabilitační kliniky;
• pečovatelské domy s lékařskou péčí.

Lékařské ordinace

• Samostatné ordinace lze charakterizovat jednoduchým provozem, tudíž prostorem čekárny a prostorem pro vlastní lékařské ošetření. Jelikož jsou zde poměrně malé prostorové nároky, nebývá denní osvětlení problémem. Kvantitativní a kvalitativní nároky vyplývají ze zrakové činnosti.
• Skupinové ordinace jsou charakteristické spojením více lékařů s různým odborným zaměřením. Požadavky jsou zde obdobné jako u samostatných ordinací.
• Lékařská střediska se vyznačují soustředěním ordinací s různým zaměřením do jedné budovy. Většinou se jedná o budovy vícepodlažní, kde se kromě ordinací nacházejí také laboratoře, rentgeny, malé operační sály, ozařování apod., kde jsou požadavky na osvětlení různé. Pro běžné vyšetřovny je vhodné osvětlení bočními osvětlovacími otvory, rovněž prostory komunikací a čekáren je vhodné osvětlit denním světlem, oproti tomu však prostory specializovaných vyšetřoven, malých operačních sálů vyžadují osvětlení umělé nebo sdružené.

Nemocnice

Tyto prostory slouží k léčení a ošetřování pacientů s akutními a chronickými nemocemi. Liší se druhem, rozsahem a velikostí, také poskytovaným standardem ubytování pacientů. Dnešní moderní nemocnice mají spíše charakter hotelů, protože je stále více kladen důraz na atmosféru z hlediska psychologického, jelikož je to velice důležitá součást léčebného procesu. V nemocničních pokojích je proto velice důležité denní osvětlení a zároveň přítomnost přímé sluneční radiace. Pacient dlouhodobě upoutaný na lůžko musí mít dostatek denního světla především na čtení, ovšem bez rušivých účinků, tzn., že není vhodné umístění lůžka s pohledem na osvětlovací otvor – oslnění, fototropický reflex. Zároveň je nutné věnovat pozornost přímé sluneční radiaci (vyloučit ozáření hlavy pacienta), která má z hygienického hlediska velký význam, ale nezapomenout na možnost její regulace.

Podle funkce se nemocnice dělí

• všeobecné nemocnice;
• odborné nemocnice;
• univerzitní kliniky.

Lůžkové části nemocnic – nemocniční pokoje – zde je žádoucí jak dostatek denního světla; tak insolace, rozdílné je oddělení JIP, kde denní světlo je žádoucí, oslunění ne.

Klinické laboratoře – prostory, kde je denní světlo žádoucí, nikoliv však oslunění, proto tyto místnosti by měly být orientovány převážně na severní fasádu.

Tab. 14 Doporučené hodnoty osvětlenosti – výběr podle ČSN 73 0580-1 [1] a ČSN EN 12464-1 [9]

Operační místnosti a operační sály – z hlediska provozu se umísťují do středu dispozice, jelikož denní osvětlení zde není nutné, protože zraková práce vyžaduje vysokou intenzitu osvětlení, především operačního pole, kde je ještě nutné vyloučení vzniku stínů. Do operačního traktu patří ještě místnosti jako příprava pacienta, umývárna lékařů, sterilizace, vstupní filtr, spojovací komunikace atd. a proto je velice důležité, aby tyto prostory světelně navazovaly vzhledem k docílení rychlé adaptace zraku. Proto osvětlenosti těchto prostorů mají být v poměru 1:3, maximálně 1:5.

Funkční místnosti jako ošetřovny, sesterny atd. nevyžadují nezbytně denní osvětlení, proto jsou umísťovány velice často do středu dispozice, do vnitřních částí budov.

Denní místnosti personálu jsou oproti tomu prostory s nároky na denní osvětlení, musí ho mít dostatek a zároveň je žádoucí i proslunění okny, která umožňují kontakt s vnějším prostředím.

Doporučené hodnoty osvětlenosti ve zdravotnictví – část udává tab. 14.

7.6 DENNÍ OSVĚTLENÍ PRŮMYSLOVÝCH BUDOV

Průmyslový – výrobní objekt je technicky samostatná část stavby, určená pro výrobní proces. V současnosti převažuje mechanizace a automatizovaná výroba, která aktivity člověka přenáší z polohy výrobní do polohy programotvorné, kontrolní, údržbářské a vývojové. Toto samozřejmě ovlivňuje požadavky na osvětlovací systémy budov.

Výrobní objekty členíme na:

• víceúčelové objekty
  • jednopodlažní;
  • dvoupodlažní;
  • vícepodlažní;
• jednoúčelové objekty.

Dále z hlediska technologií lze rozdělit průmyslové objekty na:

• lehký průmysl;
• těžký průmysl.

Vícepodlažní stavby

Ze světelně technického hlediska je třeba zrakově náročné činnosti umísťovat v krajních – okenních traktech, do středu traktu pak umísťovat komunikace, dopravu, přechodné skladování materiálů i hotových výrobků. Nevýhodou je při husté zástavbě značné zastínění hlubokých traktů a tím podstatné snížení oblohové složky činitele denní osvětlenosti. Je-li technologií vyžadováno denní osvětlení, je nutné dodržení správných proporcí výšky a hloubky prostoru. Vyhovující je u objektů s nezastíněným horizontem při využití maximální výšky okna (nulové nadpraží) poměr 1:2. Rozhodující je však zraková činnost konaná v interiéru a od ní odvislé hodnoty osvětlenosti.

Jak je již uvedeno výše, hodnoty osvětlenosti velice ovlivňuje okolní zástavba – její rozložení a výškové proporce, proto je nutné vždy konkrétní situaci ověřit výpočtem.

Halové (jednopodlažní) stavby

Ze světelně technického hlediska je jejich rozlehlost a pouze jednopodlažnost velkou výhodou, jelikož je možné využít kromě bočního osvětlení i v převážné míře osvětlení horní, kdy střešní osvětlovací otvory umožní docílit rovnoměrného osvětlení i ve značně hlubokých prostorech. Záleží na návrhu nosné konstrukce a osvětlovacího systému, který musí vycházet z podrobné znalosti technologie výroby.

Kromě výhod horního osvětlovacího systému, případně kombinovaného, je nutné upozornit na nevýhody spojené s údržbou, kdy značné znečištění způsobuje velké světelné ztráty. Nejedná se pouze o znečištění vnější, ale i vnitřní, zejména u prašných provozů. Proto součástí návrhu osvětlovacího systému by měl být i návrh na zařízení umožňující pravidelnou údržbu a čištění jak zvenku, tak zevnitř. Příklady vybraných typů horního osvětlení udává obr. 67.

Požadavky na denní osvětlení průmyslových objektů stanoví ČSN 73 0580-4 [4]. Norma platí pro navrhování a posuzování denního osvětlení prostorů průmyslových budov. Platí i pro jiné vnitřní prostory, pokud se v nich vykonávají činnosti obdobného charakteru (např. drobná výroba, služby, speciální dílny škol apod.). Příklady požadavků na úroveň denního osvětlení různých činností nebo prostorů, které se vyskytují v průmyslových objektech, jsou uvedeny v tab. 15.

Obr. 67 Příklady světelné účinnosti vybraných typů horního osvětlení [24]

Tab. 15 Příklady požadavků na úroveň denního osvětlení podle ČSN 73 0580-4 [4] – 1. část

Vzhledem k velmi různorodé povaze výrobních procesů, k trvalým požadavkům na realizaci progresivních technologických změn i k potřebě rozšiřování provozu nelze uvádět všeobecně platná doporučení. Optimálním řešením je individuální posouzení a spolupráce technologa, výroby, konstruktéra, architekta a světelného technika.

8 SDRUŽENÉ OSVĚTLENÍ

Sdružené osvětlení je záměrné současné osvětlení denním světlem a doplňujícím umělým osvětlením. Z hlediska vlivu na člověka není rovnocenné s osvětlením denním, ale při nedostatku osvětlení denního je podstatně příznivější než pouze osvětlení umělé.

Použití celkového sdruženého osvětlení ve vnitřních prostorech v novostavbách nebo v jejich funkčně vymezených částech, kde je požadováno vyhovující denní osvětlení, je možné použít pouze v odůvodněných případech, kdy nelze ze závažných důvodů (urbanistických, stavebně konstrukčních, provozních nebo technologických) dodržet vyhovující denní osvětlení. U rekonstrukcí a modernizací staveb je možné použití celkového sdruženého osvětlení v prostorech s požadovaným vyhovujícím denním osvětlením, pokud jsou zlepšeny sdruženým osvětlením do té doby nevyhovující podmínky denního osvětlení.

Sdružené osvětlení se má navrhovat tak, aby bylo co nejhospodárněji využito denního světla s minimálním nahrazováním světlem umělým. U bočních osvětlovacích otvorů by měl být zachován kontakt s vnějším prostředím, proto výplně jsou voleny z průhledného materiálu. Pro horní osvětlovací otvory jsou doporučovány výplně se smíšeným prostupem světla s omezením přímého prostupu přímé sluneční radiace.

Součástí každého takového návrhu sdruženého osvětlení musí být i odůvodnění jeho použití. Zároveň je nutné zohlednit souvislosti s ostatními faktory vnitřního vybavení objektu (vytápění, chlazení, větrání atd.) a optimalizovat tak energetickou bilanci objektu.

Požadavky pro návrh, posouzení a užívání sdruženého osvětlení jsou:

a) v celém osvětlovaném prostoru nebo jeho funkčně vymezené části dosáhnout takové úrovně sdruženého osvětlení, která je nezbytná pro předpokládanou zrakovou činnost;

b) vhodná koordinace převažujícího směru osvětlení a rozložení světelného toku s charakterem využití vnitřního prostoru – rozmístění a zrakové činnosti všech uživatelů prostoru;

c) v celém vnitřním prostoru nebo jeho funkčně vymezené části dosažení rovnoměrnosti sdruženého osvětlení pro předpokládanou zrakovou činnost;

d) jasy ploch, které mohou ovlivnit vidění a zrakovou pohodu (jasy ploch povrchů vnitřního prostoru i ploch, které jsou zdrojem světla – svítidla, obloha, osvětlovací otvory), musí být rozloženy vyhovujícím způsobem;

e) nutnost zamezení přímého oslnění, a to jak přímým slunečním světlem, tak světlem odraženým;

f) zabránění vzniku siluetového efektu (pozorování předmětu s malým jasem proti pozadí, které má jas větší, kdy předmět je vnímán jako silueta) při zrakovém úkolu, kde je pozorován předmět proti osvětlovacímu otvoru.

Hodnoty sdruženého osvětlení jsou posuzovány v kontrolních bodech na srovnávací rovině, viz kap. 4.5, v celém vnitřním prostoru nebo jeho funkčně vymezené části a jsou dány součtem složky denní osvětlenosti a doplňující složky umělého osvětlení v lx.

Prostory se sdruženým osvětlením lze rozdělit do zón:

a) zóna s vyhovujícím denním osvětlením podle ČSN 73 0580-1 [1];

b) zóna se sdruženým osvětlením vyhovujícím podle ČSN EN 12665 [10];

c) zóna s osvětlením umělým.

Při návrhu a posuzování denní složky sdruženého osvětlení se vychází ze stavu rovnoměrně zatažené oblohy s gradací jasu, viz kap. 4.1, při dvou variantách srovnávací venkovní osvětlenosti:

a) 5 000 l_x při posuzování množství osvětlení;

b) 20 000 l_x při posuzování kvality osvětlení (především rovnoměrnosti).

V závislosti na jedné ze sedmi tříd zrakové činnosti konané v posuzovaném interiéru podle ČSN 73 0580-1 [1] musí být splněny následující požadavky hodnot činitele denní osvětlenosti minimální D_imin [%] (boční osvětlení), případně průměrné D_im [%] (horní osvětlení) viz tab. 16.

Průměrná hodnota činitele denní osvětlenosti 1 % musí být splněna ve všech případech.

Tab. 16 Hodnoty činitele denní osvětlenosti podle ČSN 36 0020 [11]

Osvětlenost umělým osvětlením se volí tak, aby byly splněny všechny požadavky na návrh a posouzení, viz výše. Udržovaná osvětlenost Ē_m [lx] ve vnitřním prostoru nebo jeho vymezené části se sdruženým osvětlením vychází z hodnot, které jsou definovány pro konkrétní prostory konkrétní zrakové činnosti podle [9]. Pro příklad jsou uvedeny hodnoty pro administrativní prostory (kanceláře) viz tab. 17.

Zdroje doplňujícího umělého osvětlení jsou voleny z hlediska barevného podání světla a hodnoty indexu podání barev R_a takové, aby svým spektrálním složením byly blízké dennímu světlu. Používány jsou energeticky úsporné světelné zdroje s velkým měrným výkonem.

Tab. 17 Hodnoty udržované osvětlenosti pro administrativní prostory podle ČSN EN 12464-1 [9].

V prostorech s trvalým pobytem lidí při hodnotách osvětlenosti 200 l_x – 750 l_x se doporučují zdroje s indexem podání barev R_a min. 80 s teplotou chromatičnosti T_cp v rozmezí 4 000 – 5 000 K.

Rovnoměrnost sdruženého osvětlení, což je poměr hodnot nejmenší a největší osvětlenosti v kontrolních bodech na srovnávací rovině při rovnoměrně zatažené obloze a venkovní osvětlenosti 20 000 lx, je nejméně 0,2. V ostatních případech podle konkrétních posuzovaných prostor viz ČSN EN 12464-1 [9], pro administrativní prostory viz tab. 17.

Orientačně je možné považovat jasové poměry za vyhovující, pokud nepřekročí pro jednotlivé třídy zrakových činností hodnoty uvedené v tab. 18.

Tab. 18 Poměry jasů pozorovaného předmětu a osvětlovacího otvoru podle ČSN EN 12464-1 [9]

Podkladem pro návrh sdruženého osvětlení je rozložení denního světla v posuzovaném nově navrženém prostoru pomocí výpočtu celkového činitele denní osvětlenosti v bodech na srovnávací rovině. V případě návrhu pro již stojící budovu lze numerický návrh kombinovat měřeními při rovnoměrně zatažené obloze, viz kap. 4.5.

Při návrhu a posuzování regulace sdruženého osvětlení se bere v úvahu i stav jasné oblohy s působením přímé sluneční radiace.

Regulace denní složky sdruženého osvětlení se provádí především pomocí prostředků ke kontrole sluneční radiace – slunečních clon, kdy tato zařízení musí být snadno ovladatelná a pravidelně udržovaná (minimálně dvakrát ročně, ve zvlášť znečištěném prostředí čtyřikrát ročně).

Doplňující umělé osvětlení při sdruženém osvětlení je nutné také regulovat v závislosti na podmínkách venkovní osvětlenosti při dodržení kvantitativních a kvalitativních kritérií. Doporučuje se ovládání automatické na základě signalizace čidel, kdy je vhodné zachovat zároveň manuální ovládání. Umístění čidel je dáno především orientací na světelně činnou část oblohy vzhledem k posuzovanému prostoru; čidlo musí být chráněno před rušivými vlivy umělého osvětlení vnitřního i vnějšího, chráněno před účinky přímé sluneční radiace a před škodlivými vlivy vnějšího prostředí. Regulace čidel je možná stupňovitá, tj. s postupným zapínáním svítidel, nebo spojitá tj. stmíváním. Pro snadné a bezchybné ovládání nutnost označení spínačů.

Obr. 68 Příklad sportovní haly se sdruženým osvětlením v kombinaci s osvětlením denním bočním a příklad nákupního centra se sdruženým osvětlením v kombinaci s osvětlením denním horním

Sdružené osvětlení je kontrolováno měřením podle ČSN 36 0011-2 [6] a ČSN 36 0011-3 [7]. Pro vyhovující výsledek je nutný vyhovující výsledek obou měřených složek, a to denního osvětlení a osvětlení umělého.

Pokud je prostor trvale osvětlen sdruženým osvětlením, lze rozeznat dva systémy sdruženého osvětlení:

a) sdružené osvětlení s bočním nebo kombinovaným (boční a horní v kombinaci) osvětlením, s přímým kontaktem s vnějším prostředím a nutností kompenzace vysokého jasu okenních otvorů umělým osvětlením tak, že s rostoucím jasem a osvětleností v exteriéru je navyšováno umělé osvětlení, nebo je stínícími prvky snižován jas osvětlovacích otvorů (snížení vlivu přímé sluneční radiace);

b) Sdružené osvětlení s horním denním osvětlením, kde osvětlovací otvory – místa s vysokým jasem nejsou v zorném poli pozorovatele; potom složka není přímo závislá na úrovni denního osvětlení v exteriéru.

9 ZÁVĚR

Naprostá většina aktivit člověka je spojena s vykonáváním zrakové činnosti, nebo alespoň s potřebou získávat zrakové informace. Světlo je nositelem všech zrakových podnětů. Denní světlo je pak důležitou fyziologickou a psychologickou potřebou lidského organismu a je v tomto smyslu pro člověka nenahraditelné. Jelikož velkou část svého života trávíme ve vnitřních prostorech, je velice důležité již při návrzích nových budov se touto problematikou zabývat a přistupovat k ní jako k jedné z určujících podmínek kvalitního návrhu.

10 PŘÍLOHY

10.1 Daniljukova úhlová síť pro řez 

10.2 Daniljukova úhlová síť pro půdorys

10.3 Nomogram pro určení D_I,MIN pro svislé osvětlovací otvory

10.4 Nomogram pro určení D_I,M pro svislé osvětlovací otvory

10.5 Waldramův diagram

10.6 Protraktor pro sklon osvětlovacího otvoru 45°

10.7 Protraktor pro sklon osvětlovacího otvoru 60°

10.8 Protraktor pro sklon osvětlovacího otvoru 75°

10.9 Protraktor pro sklon osvětlovacího otvoru 90°

11 LITERATURA

[1] ČSN 73 0580-1:2007 Denní osvětlení budov. Část 1: Základní požadavky, (Změna Z1 2011).

[2] ČSN 73 0580-2:2007 Denní osvětlení budov. Část 2: Denní osvětlení obytných budov, (Opr. 1 10/2014).

[3] ČSN 73 0580-3:1994 Denní osvětlení budov. Část 3: Denní osvětlení škol, (Změna Z1 1996 a Změna Z2 1999).

[4] ČSN 73 0580-4:1994 Denní osvětlení budov. Část 4: Denní osvětlení průmyslových budov, (Změna Z1 1996 a Změna Z2 1999).

[5] ČSN 36 0011-1:2014 Měření osvětlení prostorů. Část 1: Základní ustanovení.

[6] ČSN 36 0011-2:2014 Měření osvětlení prostorů. Část 2: Měření denního osvětlení.

[7] ČSN 36 0011-3:2014 Měření osvětlení prostorů. Část 3: Měření umělého osvětlení vnitřních prostorů.

[8] ČSN 36 0011-4:2014 Měření osvětlení prostorů. Část 4: Měření umělého osvětlení venkovních prostorů.

[9] ČSN EN 12464-1 Světlo a osvětlení. Osvětlení pracovních prostorů – Část 1: Vnitřní pracovní prostory, Light and lighting – Lighting of work places – Part 1: Indoor work places, 2012.

[10] ČSN EN 12665 Světlo a osvětlení. Termíny a kritéria pro stanovení požadavků na osvětlení, Light and lighting – Basic terms and criteria for specifying lighting requirements, 2012.

[11] ČSN 36 0020 Sdružené osvětlení, Integral lighting – Basic requirement, 2015.

[12] BOŠOVÁ, D., WEIGLOVÁ, J., KAŇKA, J. Stavební fyzika 1. Denní osvětlení a oslunění budov. ISBN 80-01-03392-9, Nakladatelství ČVUT Praha, 2006.

[13] HALAHYJA A KOLEKTIV Stavební tepelná technika, akustika a osvětlení. Alfa Bratislava a SNTL Praha, 1985.

[14] PUŠKÁŠ, J. Slnko v urbanisme a architektúre. Alfa Bratislava. 1992.

[15] TREGENZA, P., WILSON, M. Daylighting. Architecture and Lighting Design. Routledge Taylor&Francis Group London and New York. 2011. ISBN 978-0-419-25700-4.

[16] DARULA, S. Daylighting In the exterior and in the interior, ISBN 978-80-227-3553-7, STU Bratislava, 2011.

[17] DARULA, S., KITTLER, R., KOCIFAJ, M., PLCH, J.,MOHELNÍKOVÁ, J., VAJKAY, F. Osvětlování světlovody. ISBN 978-80-247-2459-1, Grada Publishing, Praha, 2009.

[18] PLCH, J., MOHELNÍKOVÁ, J., SUCHÁNEK, P. Osvětlení neosvětlitelných prostor. ISBN 80-86517-82-9, ERA Group spol. s. r. o. Brno, 2004.

[19] ISO 15469 CIE S011/E International Standard Spatial distribution of Daylight – CIE Standard general sky, 2003.

[20] HABEL, J. A KOL. Světelná technika a osvětlení, FCC Public, 1995.

[21] HANNAUER, K. Osvětlení výstavních pavilonů přirozeným světlem.

[22] Handbook of Sports and Recreational Building Design, volume 2, The Architectural Press Ltd., London 1981.

[23] ČSN 73 4301 Obytné budovy, Residential buildings, 2004.

[24] Tageslicht, Beitrage zur Theorie und Praxis der natürlichen Raumbeleuchtung, Schweizerischen technischen zeitschrift, 1960, s. 38/39.

[25] http://www.solatube.co.uk