Ako stimulovať energetické úspory využívaním denného svetla Poučenie z bratislavských meraní

Súčasné zámery novej smernice Európskeho parlamentu Directive 2002/91/EC vyvolali vypracovanie európskej normy EN 15193:2007 [1], ktorá bola schválená členskými krajinami CEN a publikovaná v septembri 2007. V súčasnosti sa prekladom zavádza do systému slovenských noriem pod názvom STN EN 15193:2007 [6]. Tento dokument špecifikuje kritériá a výpočtové metódy pre energetický audit rôznych typov budov v ľubovoľných lokalitách vo všetkých štátoch Európskej únie. Súčasne uvádza aj jednotné kritérium plošnej spotreby energie na svietenie v budove za ročné obdobie jej prevádzky s využitím tzv. LENI – Lighting Energy Numeric Indicator (tj. číselného energetického ukazovateľa pre osvetlenie), ktorý sa určuje ako LENI = W/A kde A je celková úžitková plocha budovy v m2, W celková ročná spotreba energie na elektrické osvetlenie danej budovy v kW·h za rok podľa bezprostrednej spotreby svietidiel WL a tzv. parazitickej spotreby WP, ktorá zabezpečuje náhradné osvetľovanie alebo reguláciu a kontrolu.

Metodika výpočtu predpokladá neustále elektrické osvetlenie v celej pracovnej dobe a následne prostredníctvom koeficientov vyjadruje jej zníženie, ak sa počas určité doby umelé svetlo vypína, pretože sa predpokladá, že v miestnosti je dostatočné denné svetlo. Takže WL = ?(Pn Fc) [(tD Fo FD) + (tN Fo)]/1 000     (kW·h/rok)

Pritom sa sumujú násobky príkonov a redukčných koeficientov alebo násobky doby prevádzky a redukčných koeficientov pre jednotlivé miestnosti či pracovné zóny v budove počas roka podľa ich pracovnej doby, resp. dostupnosti denného svetla, pretože:
- Pn Fc je celkový príkon všetkých svietidiel v miestnosti alebo osvetľovanej zóne Pn vo wattoch (W) redukovaný činiteľom konštantného osvetlenia Fc, ktorý vyjadruje vplyv automatickej regulácie, resp. vypínania elektrického prívodu,
- tD Fo FD je celková ročná doba využitia denného svetla tD v hodinách redukovaná činiteľom obsadenosti miestnosti či zóny Fo a redukčným koeficientom dostupnosti denného svetla FD miestnosti či zóny,
- tN Fo je celková ročná doba prevádzky elektrického osvetlenia v nočných hodinách či pri nedostatku denného - svetla tN v hodinách tiež redukovaná činiteľom obsadenosti miestnosti alebo zóny Fo.

Je zrejmé, že z hľadiska zníženia celkového inštalovaného príkonu na elektrické osvetlenie v jednotlivých miestnostiach alebo zónach budovy je dôležité určiť možné využitie dostatočného denného svetla v jednotlivých mesiacoch v čase ich prevádzky, napr. v úradných hodinách, v celej budove.

Energetickou certifikáciou zaradenie určitej budovy do klasifikačnej stupnice podľa spotreby energie síce predurčuje možnosti úspor, ale na rozdiel od obytných budov je zainteresovanosť zamestnancov vo verejných budovách na šetrení energiami relatívne malá. Preto často vidieť, že v kanceláriách sa používajú svietidlá i počas celého dňa bez ohľadu na dostatok denného svetla. Podobne ako sa robí automatické vypínanie elektrického osvetlenia na mestských uliciach, bolo by možné zaviesť aj jeho vypínanie v celých kancelárskych budovách ako signál, že už je dostatočné denné osvetlenie. A ak by napriek tomu bola potreba miestneho prisvetlenia, tú by si mohol vedome jednotlivý pracovník zapnúť.

Na základe výsledkov desaťročných meraní exteriérovej osvetlenosti v Bratislave v rokoch 1995 až 2004 možno určiť obvyklé rozdelenia hodín dostupnosti denného svetla tD v jednotlivých mesiacoch v čase prevádzky od 8 do 17 h (farebne na obr. 1) a porovnať ich s bratislavskou dostupnosťou podľa prEN 15193:2007 [1] (čierna krivka). Vo výpočte bol zohľadnený okrem typickej pracovnej doby tiež výskyt voľných sobôt a nedieľ aj posun letného času, pričom primeraná osvetlenosť v interiéroch sa predpokladala pri vonkajšej osvetlenosti na horizontálnej rovine pri ničím nezatienenej oblohe 10 000 lx [2]. Pretože denné osvetlenie v kanceláriách musí zodpovedať požiadavkám normy [3], je tento predpoklad dostatočný pre bežné zrakové práce a môže slúžiť ako hranica pre automatické vypnutie celkového elektrického osvetľovacieho systému. Aj keď v zimných mesiacoch roka ostáva doba svietenia umelým svetlom cez deň na úrovni 100 až 130 hodín, značné úspory treba očakávať od jari do jesene, pričom v   lete sa zníži potreba svietenia pod dvadsať hodín mesačne.

Regulovať elektrický osvetľovací systém v kancelárskych budovách je tiež možné vďaka pomerne stálym pracovným dobám a porovnateľným zrakovým prácam ako aj významom poučenia a uvedomovania si dôležitosti šetrenia energiami. Tieto požiadavky zdôrazňuje aj slovenský zákon [4] aj nadväzná smernica Ministerstva výstavby a regionálneho rozvoja SR [5].

Všeobecne platí zásada, že dobre navrhnuté okná a systém svietidiel vedia zabezpečiť pri dobrej súhre využívania vnútorného priestoru budov a regulácie osvetľovacích sústav značné úspory elektrickej energie; súčasne sa vylepší klasifikácia celej budovy pri energetickej certifikácii.Ďalším faktorom na zamyslenie sú opatrenia pre zníženie spotreby elektrickej energie. Jednoduchá náhrada žiaroviek žiarivkami asi neprinesie väčšie želané efekty, v budúcnosti sa budú viacej presadzovať nové svetelné zdroje aj premyslenejšie a prepracúvanejšie riadiace systémy. Tak ako v každej oblasti, i v svetlotechnike bude platiť, že úspech budú mať riešenia s nízkymi investičnými a prevádzkovými nákladmi. Denné osvetlenie, za ktoré zatiaľ nie je treba platiť, môže v tomto smere byť ekonomicky výhodné.

V blízkej budúcnosti sa očakáva publikovanie slovenského prekladu normy STN EN 15193:2008 2007 [6]. Vzhľadom k tomu, že zákonom [5] vzniká stavebníkom a vlastníkom budov povinnosť zabezpečiť energetickú certifikáciu na novú a významne obnovovanú budovu už od 1. januára 2008, Slovenská komora stavebných inžinierov organizuje semináre ku skúške odbornej spôsobilosti v zmysle zákona č. 555/2005 Z. z., o energetickej hospodárnosti budov, pričom cieľom je pripraviť stavebných, strojných a elektrotechnických inžinierov na energetickú certifikáciu. Študijnými materiálmi pre odbornú spôsobilosť podľa oblasti elektroinštalácie a pre zabudované osvetlenie sú predovšetkým právne predpisy [1], [4] a [5], príslušné technické normy a príručka [7]. Každý uchádzač o spôsobilosť musí preukázať pred skúšobnou komisiou odbornú prax a vedomosti v oblasti osvetlovania budov.

Poďakovanie

Tento článok vznikol za podpory projektu SK-PL – 1500 a slovenského grantu VEGA 01/0060/08.

Ing. Stanislav Darula,CSc., doc. Ing. Richard Kittler, DrSc., Ústav stavebníctva a architektúry SAV, Bratislava

Literatúra a odkazy:
[1] European Standard: Energy performance of buildings – Energy requirements for lighting: EN 15193:2007, CEN, Brussels.
[2] DARULA, S. – KITTLER, R.: Lighting energy savings due to daylight: time effectiveness based on Bratislava data. Building Res. Journ., 2007.
[3] STN 73 0580. Denné osvetlenie budov. 1987.
[4] Slovenský zákon č. 555/2005 Z. z., o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov.
[5] Vyhláška Ministerstva výstavby a regionálneho rozvoja SR č. 625/2006 Z. z., ktorou sa vykonáva zákon č. 555/2005 Z. z., o energetickej hospodárnosti budov a o zmene a doplnení niektorých zákonov.
[6] STN EN 15193:2007 Energetická hospodárnosť budov. Energetické požiadavky na osvetlenie. 2008.
[7] CHMÚRNY, I. a kol.: Komentár a návrh výpočtu energetickej certifikácie budov. Príručka. Slovenská komora stavebných inžinierov, október 2007.
Obr. 1. Ročné rozdelenie doby potrebnej pre umelé osvetlenie v pracovnej dobe (8 až 17 h) s využitím vonkajšieho denného osvetlenia nad 10 000 lx

převzato s časopisu Světlo­