Denné svetlo je kľúčové pre zdravie a pohodu ľudí vo vnútorných priestoroch. Aby bolo možné jeho intenzitu objektívne posúdiť a kvantifikovať, zaviedla sa špecifická relatívna veličina - činiteľ dennej osvetlenosti. Táto hodnota, často označovaná ako "e" alebo "D" v percentách, je dôležitým kritériom pri návrhu a hodnotení denného osvetlenia budov, pričom hodnota 1,5 % má špecifický význam v mnohých aplikáciách.
Čo je činiteľ dennej osvetlenosti?
Premenlivosť denného osvetlenia si vyžaduje vyjadrovať jeho intenzitu pomocou relatívnej veličiny, tzv. činiteľa dennej osvetlenosti e [%]. Ten je definovaný ako pomer osvetlenosti denným svetlom v danom bode danej roviny Eintr [lx] k súčasnej porovnávacej osvetlenosti vonkajšej neclonenej roviny Eextr [lx], pri predpokladanom alebo známom rozložení jasu oblohy. Aby bolo možné aspoň niečo stáleho hodnotiť, bola ako kritérium zavedená pomerná veličina - činiteľ dennej osvetlenosti D [%].
Hodnotenie denného osvetlenia vychádza z maximálnych, minimálnych, prípadne priemerných hodnôt činiteľa dennej osvetlenosti a z tzv. rovnomernosti osvetlenia, ktorá je definovaná ako pomer minima a maxima (resp. priemerných hodnôt). Jasy oblohy, terénu, rôznych tieniacich prekážok a vnútorných plôch determinujú pocit zrakovej pohody. Dôležitý je najmä pomer priemerných jasov v zornom poli pozorovateľa a jasu pozorovaného predmetu. Vo všeobecnosti by tento pomer nemal byť väčší ako 1 : 10, ak sa majú vytvoriť podmienky zrakovej pohody. Vzhľadom na vysokú variabilitu prírodného svetla a veľmi vysoké jasy spôsobené priamym slnečným svetlom sa v normách denného osvetlenia venuje otázke jasov pozornosť najmä z hľadiska zabránenia oslnenia zraku. Vo všeobecnosti sa problematika distribúcie jasov v interiéroch osvetľovaných denným svetlom nepokladá v normách za primárnu, hlavná pozornosť sa v normách denného osvetlenia venuje úrovni dennej osvetlenosti.
Požiadavky noriem a hodnota 1,5 %
Minimálne množstvo denného svetla v budovách stanovuje a požaduje záväzná legislatíva v SR a týka sa ako denného osvetlenia, tak preslnenia obytnej miestnosti. Pre trvalý pobyt ľudí (dlhšie ako 4 hodiny denne) vo vnútornom priestore by malo byť zabezpečené vyhovujúce denné osvetlenie.
Minimálna hodnota činiteľa dennej osvetlenosti emin najmenej 1,5 %, prípadne priemerná hodnota eprum najmenej 3 % (horné a kombinované osvetlenie), je požiadavkou pre určité typy priestorov a zrakových činností. Napríklad, stredne presná výroba a kontrola, čítanie, písanie, vyšetrenia, ošetrenia, príprava jedál sú zaradené do IV. triedy zrakovej činnosti s požadovanou minimálnou hodnotou činiteľa dennej osvetlenosti na porovnávacej rovine pri bočnom osvetlení 1,5 %. Pri hornom a kombinovanom dennom osvetlení sa pre tieto činnosti požaduje priemerná hodnota činiteľov dennej osvetlenosti 5,0 %.
V obytných miestnostiach sa činitele dennej osvetlenosti zisťujú na vodorovnej porovnávacej rovine vo výške 0,85 m nad podlahou. Minimálna hodnota činiteľa dennej osvetlenosti Dmin, ktorá sa podľa STN 73 0580-2 musí dosiahnuť v každom mieste porovnávacej roviny obytnej miestnosti, je 0,5 %. V prípade horného, resp. kombinovaného (súčasného bočného a horného) osvetlenia má byť Dmin = 2,0 % (ak je podiel horného osvetlenia väčší ako polovica z výsledného osvetlenia porovnávacej roviny). V dvoch kontrolných bodoch v polovici hĺbky obytnej miestnosti, v smere kolmom na okná, ktoré sú vzdialené 1 m od bočných stien musí byť hodnota činiteľa dennej osvetlenosti aspoň 0,75 % a zároveň priemerná hodnota z dvojice kontrolných bodov musí byť najmenej 0,9 %. V obytných miestnostiach s oknami vo viacerých stenách sa odporúča dosiahnuť v najnepriaznivejšom kontrolnom bode Dmin = 1,0 %.
Za komfortné množstvo denného svetla v obytných miestnostiach považujeme dosiahnutie činiteľa dennej osvetlenosti 5 % pri detských izbách a minimálne 3 % pri ostatných obytných miestnostiach.
Prehľad normatívnych požiadaviek na činiteľ dennej osvetlenosti:
| Trieda zrakovej činnosti / Typ miestnosti | Typ osvetlenia | Požadovaná hodnota činiteľa dennej osvetlenosti |
|---|---|---|
| IV. trieda zrakovej činnosti (stredne presná výroba, čítanie, písanie, vyšetrenia, ošetrenia, príprava jedál) | Bočné | 1,5 % (minimálna) |
| IV. trieda zrakovej činnosti | Horné a kombinované | 5,0 % (priemerná) |
| Obytné miestnosti (podľa STN 73 0580-2, ľubovoľné miesto) | Bočné | 0,5 % (Dmin) |
| Obytné miestnosti (podľa STN 73 0580-2, podiel horného osvetlenia > 50%) | Horné a kombinované | 2,0 % (Dmin) |
| Obytné miestnosti (2 kontrolné body, 1m od bočných stien) | - | aspoň 0,75 % (v každom bode) a 0,9 % (priemer) |
| Obytné miestnosti s oknami vo viacerých stenách | - | 1,0 % (Dmin v najnepriaznivejšom kontrolnom bode) |
| Obytné miestnosti (komfortné množstvo) | - | 3 % (ostatné obytné miestnosti) |
| Detské izby (komfortné množstvo) | - | 5 % |
Faktory ovplyvňujúce úroveň dennej osvetlenosti
Úroveň denného osvetlenia limituje najmä vonkajšie tienenie. Z hľadiska denného osvetlenia (aj insolácie) sa odporúča, aby pomer výšky a odstupu budov nebol menší ako 1 : 2 (uhol tienenia 26,5°). V centrách miest sú v mnohých prípadoch uhly zatienenia väčšie ako 26,5°.
Okrem okenného osvetlenia bočného sa stretávame aj s osvetlením horným (ateliéry, továrenské haly a pod.). Pri riešení návrhu strešných okien sa často uchyľujeme k zjednodušujúcemu pravidlu 1/10 presklenej plochy voči ploche miestnosti. Splnením tohto parametra zaručíme oslnenie miestnosti, ale pre denné osvetlenie je potrebné zohľadniť aj rozloženie svetla - štítové okno obvykle nestačí! Je potrebné si uvedomiť, že fasádne okno ako jediný zdroj denného svetla nesplní požiadavku normy pri hlbších alebo širších podkrovných izbách. Tiež pri použití trojskiel pri rekonštrukciách nesmieme zabudnúť na nižšiu priepustnosť svetla a je potrebné navrhnúť väčšiu presklenú plochu.
Strešné okná poskytujú za rovnakých podmienok najmenej dvakrát viac svetla, než zvislé okná rovnakých rozmerov, a trikrát viac svetla, než vikiere rovnakých rozmerov. Strešné okno ďalej umožňuje väčšiu variáciu intenzity osvetlenia, čo zvyšuje vizuálnu zaujímavosť miestnosti. Nová generácia strešných okien VELUX prichádza s množstvom inovácií a vylepšených vlastností, a ponúka tak viac denného svetla a zdravšie vnútorné prostredie, jednoduché a pohodlné ovládanie a vynikajúcu energetickú bilanciu. Strešné okná majú užší rám aj krídlo a subtílnejšiu ventilačnú klapku v porovnaní s predchádzajúcou generáciou. Výsledkom je až o 10 % väčšia presklená plocha, ktorá prepustí do miestnosti viac denného svetla a umožní tiež lepšie využiť energiu z pasívnych solárnych ziskov.
Metódy výpočtu činiteľa dennej osvetlenosti
Tokové metódy výpočtu činiteľa dennej osvetlenosti sú založené na vyhodnotení celkového svetelného toku z osvetľovacích otvorov a na určení jeho priemernej hodnoty alebo iba internej odrazovej zložky činiteľa dennej osvetlenosti spravidla na vodorovnej porovnávacej rovine. Tokové metódy sa u nás najčastejšie uplatňujú pri výpočte internej odrazovej zložky činiteľa dennej osvetlenosti, lebo podľa platných noriem sa požaduje určiť hodnoty činiteľov dennej osvetlenosti v kontrolných bodoch alebo v účelovo vymedzených častiach porovnávacej roviny.
Na výpočet internej odrazovej zložky činiteľa dennej osvetlenosti sa často používa metóda rozdeleného svetelného toku (BRS metóda). Táto metóda predpokladala tmavý terén, štandardný jas tieniacich prekážok (1/10 priemerného jasu štandardnej zamračenej oblohy) a svetlé vnútorné povrchy. Umožňovala výpočet priemernej hodnoty odrazovej zložky a poskytovala zjednodušenú závislosť medzi priemernou a minimálnou hodnotou odrazovej zložky. Táto metóda sa zovšeobecnila a umožňuje zohľadniť rôzne činitele odrazu terénu a tieniacich prekážok bez špecifikácie podmienok použitia. V konkrétnych posudkoch denného osvetlenia sa zovšeobecnený výpočet odrazeného svetla zneužíva, najmä vo veľmi zatienených lokalitách, kde pri svetlejších povrchoch sa výpočtom získavajú príliš vysoké hodnoty. K spravidla nadhodnoteniu výsledku výpočtu dochádza aj pri veľkých a veľmi tienených oknách, prípadne pri malých oknách v hrubých múroch (výpočtová metóda vôbec neuvažuje s tieniacim vplyvom ostenia). Problematické je používať BRS metódu aj v rozľahlých priestoroch.
Dnes sa výpočty činiteľa dennej osvetlenosti vykonávajú takmer výhradne pomocou špecializovaného softvéru na osobných počítačoch a na graficko-početné metódy si už málokto spomenie. Najpresnejší výsledok výpočtu činiteľa dennej osvetlenosti poskytuje špecializovaný softvér. Pri výpočtoch denného osvetlenia budov sa vlastnosti tieniacich prekážok vyjadrujú buď pomocou činiteľa jasu alebo pomocou činiteľa odrazu svetla. Rozmery stíniacich prekážok sú spravidla dobre známe z projektovej dokumentácie a rozmery ich okolia z geodetického zamerania. Európska norma [2] nepracuje s činiteľom jasu, ale predpokladá výpočet svetelnej interakcie medzi objektmi a terénom v zadanej urbanistickej situácii. Do takéhoto výpočtu sa zadávajú činitele odrazu svetla ρ [-] tieniacich prekážok a terénu. Pre terén norma [2] stanovuje priemernú hodnotu ρt = 0,2 a pre tieniace prekážky (vonkajšie steny) pripúšťa hodnoty v rozmedzí 0,2 až 0,4. Česká normalizácia [5] sa zatiaľ prikláňa k jednoznačnej hodnote ρp = 0,3. Ide o priemernú hodnotu vrátane okien, obkladov, oplechovania a ďalších fasádnych prvkov. Dôsledné používanie hodnôt ρt = 0,2 a ρp = 0,3 vo výpočtoch zabezpečí potrebnú jednoznačnosť a nespochybniteľnosť posúdenia denného svetla.
České technické normy čelili problému stanovenia vlastností tieniacich prekážok predpísaním jednotnej hodnoty činiteľa jasu k = 0,1 pre všetky tieniace prekážky a pre terén. Výhodou tohto spôsobu bola možnosť kontroly výsledku mimo počítač pomocou niektorých z tradičných grafických metód. V Českej republike sa najviac používala Daniljukova metóda [3] alebo Kittlerove protraktory [4]. Prispôsobenie výpočtu jasu tieniacich prekážok sa vykonávalo jednoduchým násobením hodnotou k = 0,1. Jasová interakcia medzi objektmi, ktorú predpokladá európska norma [2], vniesla do výpočtu komplikáciu, ktorú graficko-početné metódy už nezvládnu. Pre kontrolu výpočtov vykonaných počítačom niekedy postačia základné vzťahy fotometrie.
V deväťdesiatych rokoch minulého storočia autor tohto článku zostavil program JAFAS, ktorým bolo možné formou grafu stanoviť priebeh hodnôt činiteľa jasu po výške fasády v urbanistickej situácii, ktorá bola tvorená dvoma proti sebe stojacimi dlhými radmi domov („nekonečná“ ulica). Aktuálne autor tohto článku ponúka program JAFAS 2024, ktorý využíva radiačnú metódu výpočtu a pracuje v prostredí Excel. Program JAFAS 2024 nemôže presnosť špecializovaných softvérov nahradiť, ale poskytuje grafickému riešeniu väčšiu mieru presnosti v porovnaní s použitím iba hodnoty k = 0,1. Výsledok bude väčšinou na strane bezpečnosti posúdenia, lebo sa posudzuje „nekonečná“ ulica, zatiaľ čo v reálnych urbanistických situáciách sú objekty konečné. Tak možno dúfať, že činiteľ jasu bude oproti výsledku výpočtu reálne navýšený svetlom, ktoré prichádza po stranách objektov.
Zabezpečenie kvalitného denného osvetlenia
V pobytových miestnostiach sa navrhuje denné osvetlenie v závislosti od ich funkčného využitia a od dĺžky pobytu osôb v nich. Z praktického hľadiska je dôležitá možnosť funkčného zónovania vnútorných priestorov (s výnimkou denného osvetlenia obytných miestností) podľa zrakových činností, pre ktoré je vnútorné prostredie určené a ktorým denné osvetlenie slúži. V relatívne plytkých miestnostiach môže projektant pri snahe práve dodržať normu navrhnúť príliš malé okno. V takomto prípade by sa ani v blízkosti okna nedosiahla zóna s dobrým denným osvetlením, v ktorej sa dajú vykonávať zrakovo náročné činnosti. Pri navrhovaní nových budov, resp. pri stavebných zmenách existujúcich objektov sa musí dbať na to, aby sa nezhoršili podmienky denného osvetlenia vnútorných priestorov susedných budov pod úroveň stanovenú normou. Vo vnútorných priestoroch s trvalým pobytom ľudí, ktoré nevyhovujú požiadavkám normy sa nemôžu znížiť najmenšie hodnoty činiteľa dennej osvetlenosti o viac ako 15 %.
tags: #cinitel #denne #osvetlenie #1 #5