Prístupy k návrhu denného osvetlenia v interiéri

Prístupy k návrhu denného osvetlenia v interiéri budov závisia od technických možností zabezpečenia denného svetla, od charakteru interiéru a požiadaviek na denné svetlo, od voľby stratégie a manažérskeho prístupu v procese projektovania.

Zabezpečenie denného svetla v interiéroch budov

Prívod denného svetla do vnútorných priestorov stavieb je spravidla zabezpečovaný transparentnými konštrukciami a rôznymi nadväzujúcimi technickými systémami:
- pasívnymi systémami denného osvetlenia budov – oknami, svetlíkmi, strešnými oknami, vikiermi, presvetlenými - - átriami či zimnými záhradami, svetlovodmi, doskami s reflexným alebo prizmatickým povrchom, kolmo alebo šikmo umiestnenými k okennému zaskleniu,

aktívnymi osvetľovacími systémami: slnečnými heliostatmi, systémami využívajúcimi optické vlákna či rôzne hybridné systémy [1].

Prenos svetla do interiéru je schematicky znázornený na obr. 1.

Klasifikácia prvkov prenosu:

vonkajšie svetlo – prirodzené denné slnečné svetlo ako žiadúce,
– nočné svetlo ako prirodzené (mesiac, hviezdy),
– umelé nočné osvetlenie (uličné svietidlá, reklamy a pod.) často ako rušivé [6];

prvky v exteriéri – sú to prírodné (stromy, kopce) alebo stavebné hmoty (okolitá zástavba), ktoré môžu brániť v ceste svetelným lúčom smerom do interiéru budovy;

fasádne prvky – pasívne a aktívne a ich kombinácie vytvárajú rôzne systémy v dennom osvetlení budov, patria tu aj vystupujúce prvky stavebných konštrukcií budovy (bočné steny, loggie, balkóny a pod.)

interiér a jeho charakteristické parametre (rozmer, tvar, farebnosť) umožňujúci distribúciu svetla: rovnomernosť osvetlenia, zamedzenie nadmerným jasom, presmerovanie svetla z miest nadbytku do slabo osvetlených zón a snaha o minimalizáciu umelého osvetlenia (ekonomické dôvody);

človek ako subjekt prostredia vníma nedostatok svetla alebo jeho nedostatočnú kvalitu (rovnomernosť, smer, rozloženie jasov) pre svoju činnosť cez dennú dobu ako hygienický defekt, cez nočnú dobu pri nadmernom osvetlení podobne.

Význam denného osvetlenia

Človek vníma svetlo (tmu) a jeho organizmus ho využíva aj k iným životne dôležitým pochodom.

Funkcie svetla sú trojaké:

vizuálne funkcie – spracovanie zrakových podnetov, vnemov: zrakový výkon, ako zrakové úlohy ovplyvňujú zrakový výkon, poznávanie, motoriku,

systém vnímania – percepcie, ako vnímanie vizuálneho diskomfortu a všeobecne vnímanie prostredia a odtiaľ doručovanie správ,

nevizuálne funkcie – nutné pre zabezpečenie biologických pochodov v organizme – cirkadiánny systém [2].

Biologické vplyvy svetla nie sú priamo ovplyvnené osvetlením pracovnej roviny (súčasné normové požiadavky), ale svetlom vstupujúcim do oka. Prebiehajú štúdie, aký vplyv má tento rozdiel medzi „vizuálnou úrovňou osvetlenia práce„ a „ biologickou úrovňou osvetlenia„ [3]. Nedávne štúdie ukázali, že svetlo na hornej a dolnej strane sietnice má rozdielny biologický vplyv.

Z týchto poznatkov vyplývajú nové pohľady na optimalizáciu svetelnej klímy vo vnútornom prostredí budov z pohľadu zdravotných aspektov:

- dôležitosť priestorového rozptýlenia svetla,

- svetlo má byť nastaviteľné aj z dôvodu efektu starnúceho oka (starnúce oko vidí svet menej modrý),

- farba svetla má emocionálny charakter a je dôležitá pre atmosféru priestoru,

- spektrum a farba svetla majú veľký biologický význam,

- vdenné osvetlenie je dynamické vo svojej intenzite a sú určité indikácie, že variabilné podmienky osvetlenia majú vplyv na výkonnosť ľudí napr. v kancelárskych podmienkach,

- načasovanie a trvanie osvetlenia.

Potenciál denného osvetlenia je vo významnom vylepšení životného cyklu, náraste produktivity práce, v eliminácii emisií, prevádzkových nákladov a vo vylepšení zdravia človeka. Konkrétne ide o [4]:

- zníženie prevádzkových nákladov budovy – úspory na prevádzke voči umelému osvetleniu,

- nárast produktivity práce – denné svetlo oživuje priestory a uspokojuje vizuálny komfort vedúci k nárastu výkonnosti,

- redukuje emisie – redukuje elektrickú spotrebu na osvetlenie a následne množstvo emisií skleníkových plynov a fosílnych palív potrebných na jej výrobu,

- redukuje operatívne náklady – elektrické osvetlenie vykazuje 35 až 50 % z celkovej spotreby elektrickej energie v komerčných budovách, na chladenie budov je potrebných ďalších 10 až 20 %; optimálnou integráciou stratégie denného osvetlenia je množné zníženie o viac ako jednu tretinu,

- zdravotné účinky a biologické účinky,

- psychologické účinky – nedostatok svetla pôsobí na človeka depresívne,

svetlo je dôležitý nosič informácií – podporuje zmyslové vnemy človeka, ktoré je možno vnímať prostredníctvom zraku, pričom tie predstavujú približne 80 % všetkých informácií získaných z okolia.

Stratégie návrhu denného osvetlenia [4]

Zvýšenie priemeru (okruhu) zóny denného svetla – rozšíriť okruh v pôdoryse na maximálne použiteľnú osvetľovanú plochu.

Pripustiť prenikanie denného svetla do priestoru zhora. Okná lokalizovať vysoko v stene, v hornom poschodí alebo v streche, čím sa zabezpečí hlbšie prenikanie svetla a redukcia pravdepodobnosti nadmerných jasov.

Odrážať denné svetlo bez nárastu jasov v priestore. Ak sú svetelné police správne navrhnuté, zvýšia jasy miestnosti a znížia okenné jasy. Predstavujú jednoduché riešenie na čiastočné presmerovanie svetla a zrovnomernenie dennej osvetlenosti miestnosti (uvedené sú na obr. 2 vľavo dole).

Sklon stropov usmerňuje viac svetla v priestore. Odklon stropov od roviny usporiadania okien zväčší odrazovú plochu a zvýši odrazivosť stropnej roviny smerom do vnútorného priestoru.

Eliminovať dopad priamych svetelných lúčov na kritické vizuálne úlohy, nakoľko nadmerný jas znižuje viditeľnosť a spôsobuje vizuálny diskomfort.

„Filtrovať„(čistiť) denné svetlo. Drsné priame svetelné lúče môžu byť zjemnené vegetáciou, záclonami, žalúziami a pod., čím budú pomáhať distribúcii svetla.

Porozumieť, že rozličná orientácia budov bude užitočná pre rôzne stratégie riešenia denného svetla, napr. že svetelné police efektívne na južnej fasáde sú často nevhodné na východne alebo západne orientovaných fasádach.

Zónovanie okna – spodná časť má mať bežné funkcie okna a horná (mimo bežné zorné pole, obyčajne jedna tretina až jedna štvrtina výšky okna) presmerováva svetlo do hĺbky, popr. odráža priame svetlo.

V jednom priestore sa môže vyskytnúť aj niekoľko konštrukčných prvkov denného osvetlenia (najnovšie aj sklenené skulptúry) [5].

Nedostatok denného osvetlenia riešiť biodynamickým osvetlením, čím sa dosiahne:
– možnosť plynulej regulácie intenzity osvetlenia,
– veľmi vysoké hladiny osvetlenosti,
– možnosť zmeny teploty chromatickosti,
– možnosť zmeny smeru dopadu svetla,
– naprogramovanie priebehu dynamických zmien osvetlenia i teploty chromatickosti počas dňa [7].

Obr. 2. Grafické vyjadrenie niektorých stratégií distribúcie denného svetla do interiéru

Tvorba denného osvetlenia zahŕňa integráciu mnohých disciplín, vrátane architektúry, strojárenstva, elektrotechniky a osvetlenia. Členovia tímu zaručujú, že do procesov návrhu sa koncepty denného osvetlenia a myšlienky prenesú včas už v priebehu projektu.

Tieto požiadavky sú [4]:

1. Požiadavky na vizuálnu ostrosť a distribúciu svetla sú podstatné pre efektívny návrh denného osvetlenia:

- clonenie (maskovanie) odrazov – ochrana pred vysokými jasmi,

- distribúcia svetla v interiéri; vo všeobecnosti svetlo, ktoré sa dosiahne nepriamo na miesto zrakovej úlohy (odrazom) bude poskytovať lepšiu kvalitu než svetlo, ktoré prichádza priamo,

- oslnenie – nadmerné jasy v blízkosti smeru pohľadu môžu spôsobovať diskomfort; ľudské oko funguje celkom dobre viac v širokom rozsahu svetelných prostredí, ale nie je dobre funkčné pri rozmanitosti hladín jasov,

- rozmanitosť (pestrosť) – nudná uniformita osvetlenia môže viesť k únave a nedostatku pozornosti, čo je nekompatibilné s produktivitou činnosti v prostredí.

2. Dobré denné osvetlenie vyžaduje venovať pozornosť kvalitatívnym i kvantitatívnym aspektom návrhu. Spoľahlivá kombinácia prírodných a umelých zdrojov osvetlenia poskytuje adekvátne svetelné hladiny pre požadovanú úlohu.

3. Efektívne denné osvetlenie musí byť integrované s návrhom umelého osvetlenia a jeho ovládacími prvkami pre možnosť šetrenia elektrickou energiou.

Denné svetlo a projektový manažment

Splniť horeuvedené požiadavky je najvýhodnejšie v štádiu návrhu – projektu, kedy náklady na zmeny sú najnižšie. Prístupy k zabezpečeniu denného svetla z pohľadu projektového manažmentu sú takéto:

1. Proaktívny prístup – t. j. zapojenie projektanta stavebnej fyziky do tvorby už pri prvých koncepciách tvorby diela (denného osvetlenia vnútorného prostredia), má tieto možné polohy:

1.2 spolupráca začína podľa potreby napr. len pri urbanistickom alebo architektonickom dizajne (projekt na stavebné povolenie) a tým aj končí.

Algoritmus proaktívneho prístupu je na obr. 3.

2. Reaktívny prístup – ako reakcia na požiadavky (verejnoprávnych zložiek – stavebný úrad, hygienika, alebo požiadavky účastníkov výstavby – susedov napr. na dokumentovanie možných účinkov tienenia novej stavby na jestvujúcu zástavbu) riešiť výpočet činiteľa dennej osvetlenosti, ekvivalentného uhla tienenia (podľa STN 73 0580-1, 2, Zmena 2) alebo určenie doby preslnenia (podľa STN 73 4301). Polohy tejto spolupráce môžu byť:

2.1 spolupráca začína pri riešení vyžiadanej problematiky od určitej fázy a pokračuje až do kolaudácie stavby,

2.2 spolupráca začína pri riešení vyžiadanej problematiky a následne aj končí.

Uvedené prístupy spoluúčasti špecialistu-stavebného fyzika na tvorbe denného osvetlenia interiérov sú dané konkrétnou situáciou, ktorá závisí od mnohých okolností. Optimálny prístup je napr. v návrhu denného osvetlenia už v štádiu urbanistického konceptu, keď projektant-špecialista sa podieľa na návrhu veľkosti osvetľovacích otvorov, ich rozmiestnenia a materiálového riešenia.

Prístupy k návrhu denného osvetlenia sú rôznorodé, závisia od mnohých skutočností, ale cieľ majú rovnaký – zabezpečiť optimálne riešenia denného osvetlenia v interiéroch budov.

Ing. Marián Flimel, CSc., katedra manažmentu FVT TU so sídlom v Prešove, Slovenská republika

Literatúra:
[1] PLCH, J. – MOHELNÍKOVÁ, J. – SUCHÁNEK, P.: Osvětlení neosvětlitelných prostor. ERA group spol. s r. o., Brno, 2004.
[2] BOYCE, P. R.: Lighting research for interiors: the beginning of the end or end of the beginning. In: Lighting Research and Technology, 2004, 36, 4.
[3] van BOMMEL, W. J. M. – van den BELD, G. J.: Lighting for work: a review of visual and biological effect. Lighting Res. Technology, 2004, roč. 36, č. 4, s. 255 – 269.
[4] GREGG, D.: Daylighting, Whole Building Design Guide. www.wbdg.org/design/daylighting.php (dostupné vo februári 2006).
[5] HRAŠKA, J.: Inovácie v dennom osvetlení budov. In: 16. medzinárodná konferencia Svetlo – Light 2005. Jasná, október 2005, s. 173–178.
[6] FLIMEL, M.: Hodnotenie rušivého nočného svetla v interiéroch budov. TZB Technické zariadenia budov. Haustechnik, 2005, roč. 13, č. 5, s. 16–18.
[7] ŽÁK, P.: Biodynamické systémy osvětlení. Světlo, 2005, roč. 8, č. 2, s. 46. 

převzato s časopisu Světlo­