přeskočit na hlavní obsah

Rušivé svetlo Část 4. - Hodnocení rušivého světla

/up/images/featured/images/rs4_0.jpg

Na základě požadavku místních samospráv nebo stavebních úřadů je provozovatel osvětlovacích zařízení ve venkovním prostoru v poslední době nucen zajistit mimo jiné i studii vlivu osvětlení na okolí. Současné osvětlení je většinou vyhodnocováno na základě měření světelnětech-nických parametrů osvětlovací soustavy, osvětlovaného objektu a jimi vyvolaného osvětlení okolní zástavby.

V případě nových instalací osvětlení je nutné toto vyhodnocení provést pomocí výpočtu, tedy obvykle s použitím výpočetního programu. Ten musí umožnit definovat rovinu kontrolních bodů pro výpočet svislé osvětlenosti v rovině oken budov (světelný přesah), stanovit jas reklamních zařízení nebo fasád budov, určit třídu clonění a oslnění osvětlovací soustavy nebo kvantifikovat podíl světelného toku šířícího se přímo ze svítidel do horního poloprostoru.

Mezi projevy rušivého světla nejčastěji patří:
-    světelný přesah osvětlení na okolní zástavbu,
-    světlo pronikající do okolních nemovitostí,
-    oslnění,
-    nadměrný jas reklamního zařízení,
-    nadměrný jas fasád budov,
-    světelný tok svítidel do horního poloprostoru (ULR - Upward Light Ratio),
-    závojový jas noční oblohy.

Výpočetní metody

Pro hodnocení vlivu rušivého světla osvětlovacích soustav na okolí lze využít především požadavky dokumentů [1], [2] a [3]. Ty mimo jiné obsahují základní požadavky na omezení rušivých účinků světla, např. na vnikání světla do oken obytných budov, na omezení svítivosti svítidel a na omezení jasů fasád budov a reklamních zařízení, a to podle tzv. zón životního prostředí. Uvedené dokumenty neřeší hodnocení závojového jasu noční oblohy.

Projevy rušivého světla budou hodnoceny pro modelovou situaci s různými typy osvětlovacích soustav ve venkovním prostoru; jde o osvětlení reklamní plochy, kostela a pozemní komunikace (obr. 1).

Vyhodnocení osvětlovací soustavy pozemní komunikace

Projevy rušivého světla osvětlovací soustavy pozemní komunikace lze vyhodnotit pomocí:
- třídy clonění v dané třídě životního prostředí,
- třídy oslnění v obytných oblastech a pěších zónách,
-    podílu světelného toku do horního poloprostoru.

V následujícím textu budou jednotlivá kritéria názorně uváděna na příkladech. Svítidla osvětlovací soustavy jsou osazena vysokotlakou sodíkovou výbojkou o příkonu 100 W (světelný tok je 10 500 lm). Podle dokumentu [4] se doporučuje, aby osvětlovací soustava vyhovovala třídě clonění v dané třídě životního prostředí, klíčovým parametrem je přitom svítivost v úhlu 70°, 80° a 90° (měřeném zdola od svislice) v libovolném směru, pro provozní polohu svítidla. Hodnoty svítivosti v kritických úhlech jsou odečteny z křivky svítivosti (viz obr. 2) a jsou uvedeny v tab. 1. Svítidla v tomto případě vyhovují třídě clonění G6. Z hlediska clonění vyhoví osvětlovací soustava požadavkům zóny životního prostředí E1 pro oblasti zvláště tmavé (národní parky nebo chráněná území).

Požadavek na omezení rušivého oslnění v obytných oblastech je doporučeno hodnotit podle dokumentu [4]. Na základě montážní výšky svítidla je možné stanovit minimální požadavky na třídu oslnění. Pro montážní výšku svítidla větší než 6 m se doporučuje třída oslnění D1 nebo lepší, tzn. že součinitel oslnění IA"0,5 < 7 000 cd/m.
Například použité svítidlo má ve spodní části světelně činný kryt ve tvaru kvádru výšky h = 86 mm, délky l = 333 mm a šířky d = 231 mm. Průmět plochy svítící části svítidla A do roviny kolmé ke směru I85° (největší hodnota svítivosti v úhlu 85° měřeném od svislice zdola v libovolném směru) lze určit takto:
A = ldcos85° + lhcos(90° - 85°) = 0,333-0,231cos(85°) + 0,333-0,086cos(5°) =
= 0,035 m2

Pro velikost součinitele oslnění platí:

D = I85°A"0,5 = 6-0,035-0,5 = 32 cd/m

Na základě velikosti součinitele oslnění se určí třída oslnění podle [3]. Svítidla vyhovují třídě oslnění D6 (hodnota součinitele oslnění IA-0,5 < 500).

V daném prostoru je možné zjistit velikost světelného toku distribuovaného přímo do horního poloprostoru (a následně ULR). Stanoví se tak, že se ve výšce 1 m nad rovinou svítidel umístí vodorovná a nekonečná fiktivní rovina. Na této rovině se bodovým výpočtem stanoví osvětlenost v dostatečně husté síti od všech svítidel, které se podílejí na osvětlení ve vyhodnocovaném prostoru. Světelný tok je součin průměrné osvětlenosti této plochy a její velikosti.

Vypočítaná přímá složka světelného toku do horního poloprostoru je nulová (ULR = 0 %). Osvětlovací soustava při dané instalaci svítidel (sklon svítidla 0°) vyhovuje zóně životního prostředí E1.

Celkový světelný tok, který se šíří do horního poloprostoru, a zvyšuje tak závojový  jas oblohy, je tvořen přímou složkou (ULR) a složkou odraženou od terénu a objektů v okolí. Odražená složka se stanoví podobně jako přímá složka, tedy výpočtem osvětlenosti vodorovné roviny umístěné ve vhodné výšce. Velikost nepřímé složky je velmi významná. Má vliv jednak na velikost závojového jasu oblohy, kde ovlivňuje pozorovací podmínky astronomů, jednak ovlivňuje i množství světla, které se od oblohy (zejména zatažené) vrátí zpět k zemi. „Navrácené" světlo může nepříznivě ovlivnit kvalitu životního nočního prostředí.
Proto by se odražená složka neměla zanedbávat. Skutečnost, že je přímá složka nulová, neznamená, že je daná osvětlovací soustava šetrná k životnímu prostředí; šetrnější může být ta, u které je URL > 0 (viz např. [6]).
Limity pro hodnocení celkového světelného toku, který se šíří do horního poloprostoru, dosud nejsou stanoveny. Výpočet celkového světelného toku, který způsobuje zvýšený závojovýjas oblohy, nebude proto dále v textu uveden.

Vyhodnocení osvětlení okolní zástavby

Projevy rušivého světla osvětlovací soustavy na okolní zástavbu lze vyhodnotit pomocí maximální svislé osvětlenosti v rovině oken obytné budovy. Výsledná maximální osvětlenost v kontrolním bodě je tvořena součtem příspěvků od všech osvětlovacích soustav a je hodnocena před policejní hodinou a po ní. Policejní hodina ovšem není v ČR legislativně podchycena. Podle různých pramenů je ve světě stanovena na dobu mezi 22. hodinou a půlnocí.
Pro svítidla v příkladu je maximální osvětlenost ve výpočetní rovině (na obr. 3 vyznačena červeně) rovna 9,9 lx. Zjištěná hodnota vyhovuje požadavkům zóny E4 v čase po policejní hodině.

Vyhodnocení osvětlení venkovního reklamního zařízení

Osvětlení reklamního zařízení je z hlediska projevů rušivého světla nejlepší vyhodnotit pomocí:
-    průměrného jasu reklamní plochy,
-    svislé osvětlenosti okolní zástavby,
-    podílu světelného toku do horního poloprostoru.

Pro názornost budou v dalším textu uvedeny konkrétní výpočty pro reklamní zařízení na obr. 4. Reklamní zařízení se skládá z reklamního panelu o rozměrech 4 x 2 m, umístěného na ocelovém stožáru ve výšce 8 m nad terénem (obr. 4). Reklamní plocha je osvětlena třemi světlomety, které jsou osazeny halogenidovou výbojkou o příkonu 150 W (se světelným tokem 15 000 lm). Pro vyhodnocení nepříznivých účinků osvětlení reklamního zařízení uvažujme nejméně příznivý stav, tj. kdy je jas plochy nejvyšší. To nastane pro počáteční stav, tedy když je udržovací činitel roven jedné. Střední hodnota činitele odrazu reklamní plochy byla zvolena 0,6.

Vypočítaný průměrný jas reklamní plochy je stanoven s využitím výpočetního programu. Průměrný jas reklamní plochy je 324 cd/m2 a vyhovuje zóně životního prostředí E3 (L < 400 cd/m2). Vypočítané hodnoty jasu v kontrolních bodech jsou uvedeny v tab. 3.

Světelný tok ze světlometů je částečně vyzářen mimo reklamní plochu a může ovlivnit životní podmínky v okolní bytové zástavbě tím, že světlo proniká do interiéru. Míra vlivu se odvozuje od velikosti osvětlenosti svislé roviny okna. Vypočítané hodnoty osvětlenosti jsou v tab. 4.

Maximum svislé osvětlenosti v rovině okna 37 lx nevyhovuje ani jedné ze zón životního prostředí. V tomto případě je nutné vykonat opatření k zamezení distribuce světelného toku mimo reklamní plochu vhodným nasměrováním světlometu nebo umístěním clon.

Rovněž zbývá vyhodnotit podíl světelného toku osvětlovací soustavy, který je distribuován přímo do horního poloprostoru:

ULR = FiH/FiC (%)
FiH je světelný tok distribuovaný přímo do horního poloprostoru,
FiC celkový světelný tok svítidla.

Vypočítaný podíl přímého světelného toku do horního poloprostoru ULR je 41,5 % celkového světelného toku svítidel, a  osvětlovací soustava tudíž nevyhovuje žádné ze zón životního prostředí. Obvykle platí, že varianta, kdy reklamní plocha je osvětlována shora dolů, je z hlediska omezení projevů rušivého světla vhodnější.

Celkový světelný tok osvětlovací soustavy přispívající ke zvýšení závojového jasu oblohy je tvořen přímou složkou (URL) a složkou odraženou od reklamní plochy a objektů v okolí.

Vyhodnocení architekturního osvětlení

Projevy rušivého světla architekturního osvětlení kostela lze hodnotit pomocí:
- průměrného jasu boční fasády,
- podílu světelného toku do horního poloprostoru.

Fasáda je osvětlena jedním světlometem, který je osazen halogenidovou výbojkou o příkonu 150 W (světelný tok je 6 600 lm). Průměrný jas boční fasády je stanoven za předpokladu, že fasáda rovnoměrně rozptylně odráží světlo, činitel odrazu je p = 0,33 a udržovací činitel je roven jedné (vyšetřuje se mezní stav jasových poměrů). Vypočítaný průměrný jas fasády je roven 38 cd/m2; tato hodnota nevyhovuje ani jedné ze zón životního prostřední. Do horního poloprostoru je přímo distribuováno 10 % celkového světelného toku ze světlometu, což vyhovuje zóně životního prostředí E3.

Opět je třeba připomenout, že celkový světelný tok zvyšující závojový jas oblohy se skládá z přímé složky a ze složky odražené od fasády kostela.

Příklad vyhodnocení vlivu osvětlení fotbalového hřiště na okolní zástavbu



Zástavba v okolí fotbalového hřiště je rozdělena na západní, východní, severní a jižní sektor (obr. 5). Pro každý sektor byly ve výpočetním programu ve vzdálenosti fasád obytných domů vypočítány hodnoty svislé osvětlenosti.

Výpočtem byly stanoveny hodnoty svislé osvětlenosti okolní obytné zástavby a ukázalo se, že překračují limitní hodnotu Ev < 10 lx ve všech sledovaných rovinách. Lokalita je zatříděna do zóny životního prostředí E3 - s požadavkem na ULR < 15 %. Zjištěná hodnota podílu přímého světelného toku do horního poloprostoru ULR = 9,5 % vyhovuje stanovenému požadavku.



Závěr

Vliv osvětlovací soustavy na okolí je možné hodnotit již ve fázi výpočtu a předcházet tak případnému rušivému působení osvětlení při jeho provozu. Při návrhu osvětlení je důležité navrhnout optimální řešení s přijatelnými jasovými poměry a s důrazem na minimalizaci světelného přesahu (výběrem svítidla s vhodnou křivkou svítivosti, nasměrováním světlometů, montáží clon apod.).

Studie vlivu osvětlení na okolí se v poslední době stávají nedílnou součástí projektové dokumentace a v konečném důsledku mohou mít významný vliv na konečné řešení projektu.


Ing. Luděk Hladký, VŠB-TU Ostrava
Recenze: prof. Ing. Karel Sokanský, CSc.

Literatura:
[1] CIE 150:2003 Guide on the limitation of the effects of obtrusive lightfrom outdoor lighting installations.
[2] CIE 126:1997 Guidelinesfor minimizing sky glow.
[3] ČSN EN 13201-2: Osvětlení pozemních komunikací - Část 2: Požadavky. 2005.
[4] ČSN EN 13201-2 ZMĚNA Z1: Osvětlení pozemních komunikací - Část 2: Požadavky. 2006 - návrh.
[5] SOKANSKÝ, K. a kol.: Výzkum emisí světelného rušení vyvolaného
veřejným
osvětlením za účelem jeho omezení v dopravě měst a obcí. MMR ČR, WB-23-05, 2005-2006.
[6] KOTEK, J. - MAIXNER, T.: Zprávy o stavu nebe nad Českou republikou (k 8. květnu 2003). Světlo, 2/2003.

převzato z časopisu Světlo

Líbil se vám článek?

ano: 268     ne: 264

Doporuč


 

Poslat známému


logo © 2007 4-INDUSTRY, s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Ochrana údajů –  Podmínky při poskytování služeb