Jak postupovat při projektování s denním světlem?

Jak postupovat při projektování s denním světlem?

Pro zpracování dobrého projektu využívajícího v dostatečné míře osvětlení přirozeným denním světlem je důležité znát několik zásad a definicí. Jejich pochopením a případným využitím lze s velkou mírou pravděpodobnosti vytvořit návrh budovy, která bude jednak odpovídat současným normativním požadavkům a jednak bude uživatelsky přátelská a příjemná.

Co je denní světlo

Denní světlo lze definovat jako kombinaci veškerého přímého a nepřímého světelného záření pocházejícího ze slunce během dne. 40 % veškeré solární energie dopadající na zemský povrch představuje viditelné záření, zatímco ostatní záření je záření na ultrafialových (UV) a infračervených (IR) vlnových délkách (obr. 1). Cílem využití denního světla pro osvětlení místností je poskytnout dostatečné osvětlení, vytvořit vizuálně atraktivní prostředí, šetřit elektrickou energii a zajistit dostatek světla, který bude odpovídat našim biologickým potřebám. Dobré osvětlení prostředí je komfortní, příjemné, vhodné a dostatečné pro jeho zamýšlené využití a uživatele.

Obr. 1 Graf elektromagnetického spektra zobrazující polohu spektra viditelného světla

Obr. 1 Graf elektromagnetického spektra zobrazující polohu spektra viditelného světla

Umělé světlo

Některé elektrické světelné zdroje lze sice konstruovat tak, že věrně odpovídají určitému spektru denního světla; nikdy však nebyl vytvořen zdroj, který by dokázal napodobit variaci světelného spektra, k níž dochází v různých dobách, ročních obdobích a za různých povětrnostních podmínek. Obrázky 2a-d ukazují spektrum typických elektrických světelných zdrojů používaných v lidských obydlích, které nedokážou napodobit kvalitu a bohatost spektra denního světla.

Obr. 2 Srovnání spektrum denního světla s typickými elektrickými světelnými zdroji používanými v lidských obydlích a) denní světlo, b) fluorescenční světlo, c) halogenové světlo, d) LED osvětlení

Obr. 2 Srovnání spektrum denního světla s typickými elektrickými světelnými zdroji používanými v lidských obydlích: a) denní světlo, b) fluorescenční světlo, c) halogenové světlo, d) LED osvětlení

Klimatické podmínky

Převažující klimatické podmínky místa, kde budova stojí, tvoří celkové výchozí podmínky pro návrh denního osvětlení, pokud jde o vizuální komfort, tepelnou pohodu a energetickou náročnost. Obrázky 3a až 3c ukazují vliv klimatických podmínek na rozložení a intenzitu rozptýleného světla. Geografická poloha na povrchu Země určuje výšku slunce na obloze v určité denní a roční době. Parametry letní a zimní výšky slunce na obloze pro určitou lokalitu jsou důležitými vstupními hodnotami pro navrhování budov, zejména pokud jde o řízené využití přímého slunečního záření.

Obr. 3a Mapa svítivosti jasné slunečné oblohy. Obrázek nahoře ukazuje rozložení svítivosti na jasné slunečné obloze. Při jasné obloze je svítivost oblohy asi 10× vyšší na obzoru než v zenitu. Kromě svítivosti oblohy se uplatňuje také svítivost slunce. Slunce působí jako dynamický zdroj světla o velmi vysoké intenzitě.

Obr. 3a Mapa svítivosti jasné slunečné oblohy. Obrázek nahoře ukazuje rozložení svítivosti na jasné slunečné obloze. Při jasné obloze je svítivost oblohy asi 10× vyšší na obzoru než v zenitu. Kromě svítivosti oblohy se uplatňuje také svítivost slunce. Slunce působí jako dynamický zdroj světla o velmi vysoké intenzitě.

Obr. 3b Mapa svítivosti oblohy při střední oblačnosti. Obrázek nahoře ukazuje rozložení svítivosti při střední oblačnosti. V tomto konkrétním případě je solární energie rozptylována mraky, což vede k jemnějšímu přechodu mezi velmi vysokou svítivostí slunce a svítivostí okolní oblohy. Lze pozorovat, že mraky (ozařované sluncem) mají vyšší svítivost než okolní obloha.

Obr. 3b Mapa svítivosti oblohy při střední oblačnosti. Obrázek nahoře ukazuje rozložení svítivosti při střední oblačnosti. V tomto konkrétním případě je solární energie rozptylována mraky, což vede k jemnějšímu přechodu mezi velmi vysokou svítivostí slunce a svítivostí okolní oblohy. Lze pozorovat, že mraky (ozařované sluncem) mají vyšší svítivost než okolní obloha.

Obr. 3c Mapa svítivosti zatažené oblohy. Obrázek nahoře ukazuje rozložení svítivosti na zatažené obloze. Při dokonale zatažené obloze je svítivost oblohy stejná ve všech směrech a zenit je asi 3× svítivější než horizont.

Obr. 3c Mapa svítivosti zatažené oblohy. Obrázek nahoře ukazuje rozložení svítivosti na zatažené obloze. Při dokonale zatažené obloze je svítivost oblohy stejná ve všech směrech a zenit je asi 3× svítivější než horizont.

Vnější prostředí a lokalita

Vnější odrazy a stínění sousedními budovami, vegetací, tvarem terénu apod. má vliv na množství denního světla dopadajícího do interiéru. Kvalitu denního osvětlení dále ovlivňují odrazy a stínění v rámci budovy samotné (vlastní hmota, převis střechy, permanentní stínění apod.). Střešní okna jsou obecně méně stíněna překážkami než fasádní okna.

Legislativní rámec

Vnitřní části budov a jejich funkčně vymezené části mají mít přiměřené osvětlení denním světlem dle charakteru převažující zrakové činnosti. V některých případech, kdy zrakovou pohodu nelze v průběhu dne zajistit denním osvětlením zcela, navrhuje se osvětlení sdružené. Sdružené osvětlení je záměrné současné osvětlení denním a umělým světlem. Existují ale prostory, pro které je návrh sdruženého osvětlení zcela nepřijatelný.

Jedná se o:

  • obytné místnosti bytů
  • pokoje zařízení pro ubytování dlouhodobé nebo za účelem rekreace
  • učebny škol kromě speciálních poslucháren
  • denní místnosti mateřských škol a jeslí
  • vyšetřovny a pokoje zdravotnických zařízení
  • místnosti pro oddech a jídelny pro pracovníky na pracovištích bez denního světla
  • pracoviště s trvalým pobytem (zde kromě denního lze navrhovat i osvětlení sdružené)

Trvalý pobyt je pobyt lidí v prostoru nebo jeho funkčně vymezené části, který trvá v průběhu dne (za denního světla) více než 4 hodiny a opakuje se při dlouhodobém užívání budovy více než jednou týdně. V obytných budovách je kromě dostatečného denního osvětlení nutné zajistit také přístup přímého slunečního záření do budovy. Proslunění místností je důležité pro zajištění vhodných světlených i hygienických podmínek v obytných prostorech.

Požadavky na denní osvětlení a proslunění budov jsou uvedeny v platných zákonech a vyhlášce:

  • Zákon 186/2006 Sb. o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon)
  • Zákon 178/2001 Sb. Podmínky ochrany zdraví osob při práci. Část druhá, § 3 Osvětlení
  • Nařízení vlády 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci, § 45
  • Vyhláška č. 268/2009 Sb. o technických požadavcích na stavby (OTP)

Dle Vyhlášky č. 268/2009 Sb. o technických požadavcích na stavby platí:

§11 Denní a umělé osvětlení, větrání a vytápění
(1) U nově navrhovaných budov musí návrh osvětlení v souladu s normovými hodnotami řešit denní, umělé i případné sdružené osvětlení a posuzovat je společně s vytápěním, chlazením, větráním, ochranou proti hluku, prosluněním včetně vlivu okolních budov a naopak vlivu navrhované stavby na stávající zástavbu.
(2) Obytné místnosti musí mít zajištěno denní osvětlení v souladu s normovými hodnotami.
(4) V pobytových místnostech musí být navrženo denní, umělé a případně sdružené osvětlení v závislosti na jejich funkčním využití a na délce pobytu osob v souladu s normovými hodnotami. Pobytové místnosti musí mít zajištěné dostatečné přirozené nebo nucené větrání a musí být dostatečně vytápěny s možností regulace tepla.
(5) Při doplňování stávající souvislé zástavby výstavbou v prolukách, popřípadě formou nástaveb a přístaveb, se posuzuje vliv na stínění okolních budov porovnáním se stavem při úplné souvislé zástavbě, zejména s výškovou úrovní zástavby a půdorysným rozsahem.

§12 Proslunění
(2) Všechny byty musí být prosluněny. Byt je prosluněn, je-li součet podlahových ploch jeho prosluněných obytných místností roven nejméně jedné třetině součtu podlahových ploch všech jeho obytných místností. Při posuzování proslunění se vychází z normových hodnot.
(3) U samostatně stojících rodinných domů, dvojdomů a koncových řadových domů má být součet podlahových ploch prosluněných obytných místností roven nejméně jedné polovině součtu podlahových ploch všech obytných místností bytu.

Vyhláška č. 268/2009 Sb. se odvolává na splnění normových hodnot. Normativní požadavky na denní osvětlení budov jsou uvedeny v těchto technických normách:

  • ČSN 73 0580 – 1  Denní osvětlení budov – Část 1: Základní požadavky (2007)
  • ČSN 73 0580 – 2  Denní osvětlení budov – Část 2: Denní osvětlení obytných budov (2007)
  • ČSN 73 0580 – 3  Denní osvětlení budov – Část 3: Denní osvětlení škol (1994, Z1 1996, Z2 1999)
  • ČSN 73 0580 – 4  Denní osvětlení budov – Část 4: Denní osvětlení průmyslových budov (1994, Z1 1996, Z2 1999)

Platné předpisy na proslunění obytných budov a doporučení pro oslunění venkovních ploch určených k rekreaci jsou uvedeny v normě:

  • ČSN 73 4301  Obytné budovy (2004, Z1 2005, Z2 2009, Z3 2012)

Požadavky na sdružené osvětlení udává norma:

  • ČSN 36 0020 Sdružené osvětlení (2015)

Jednoduchá pravidla ­navrhování

Aplikací často využívané zásady (prosklená plocha odpovídá 1/10 plochy podlažné) spolehlivě dosáhnete požadované hodnoty proslunění místnosti, ale u hlubších místností nemusíte automaticky splnit požadavek na rovnoměrnost denního osvětlení. Důležité je vzít v úvahu i odražené světlo, tedy světlo (přímé sluneční i rozptýlené), které se odráží od země, tj. od terénu, stromů, vegetace, sousedních budov apod. Odrazivost povrchu okolních objektů tak má vliv na celkové množství odraženého světla dopadajícího na fasádu budovy. V případě husté zástavby může světlo odražené od země a okolních objektů představovat převážnou část přísunu denního světla.

Na druhou stranu, často nelze – zejména v intravilánu v historických centrech a v husté zástavbě vůbec – při navrhování budov normovým předpisům vůbec dostát. O podobu speciálních předpisů pro takovéto případy se v současné době vede bouřlivá diskuse. Dále je potřeba vzít v úvahu kvalitu prosklení – dvojsklo propustí do interiéru průměrně 80 % světelného záření, trojsklo 70 %. Reálný dopad na průměrnou hodnotu činitele denní osvětlenosti je cca 10–15 % o tuto hodnotu je nutné zvětšit prosklenou plochu (obr. 4a, b).

Obr. 4a, b Nevyhoví požadavku ČSN 73 0580-2 Denní osvětlení obytných budov na dostatečné denní osvětlení a jeho rovnoměrnost v posuzované místnosti.

Obr. 4a, b Nevyhoví požadavku ČSN 73 0580-2 Denní osvětlení obytných budov na dostatečné denní osvětlení a jeho rovnoměrnost v posuzované místnosti.

Obr. 4c, d Varianta s jedním svislým a jedním střešním oknem je vhodnější, co se týče osvětlenosti a rovnoměrnosti denního osvětlení na srovnávací pracovní rovině v úrovni pracovního stolu, a splňuje normové požadavky.

Obr. 4c, d Varianta s jedním svislým a jedním střešním oknem je vhodnější, co se týče osvětlenosti a rovnoměrnosti denního osvětlení na srovnávací pracovní rovině v úrovni pracovního stolu, a splňuje normové požadavky.

Kolik světla a kam?

  • Denní světlo vnitřních hal, chodeb a šaten: ideálně 100 LUX
  • Denní světlo do koupelny: ideálně 200 LUX
  • Denní světlo v kuchyni a jídelně: ideálně 500 a 300 LUX
  • Denní světlo v ložnici: ideálně 500 LUX
  • Denní světlo v obývacím pokoji: ideálně 500 LUX
  • Denní světlo v dětském pokoji: ideálně 500 LUX

Praktické nástroje pro ­docílení požadavků

Systémy využívající denního světla mohou být jednoduché – od kombinace rozmístění oken s vhodným vnitřním i vnějším stíněním (např. vnější markýzy a vnitřní sklopné žaluzie) až po systémy, které směřují sluneční nebo rozptýlené světlo do míst, kde je ho třeba (např. světlovody). Pokročilejší systémy mohou být konstruovány tak, že se natáčejí podle slunce nebo pasivně kontrolují směr slunečního záření a rozptýleného světla.

Ověření funkčnosti projektu

Ověřit svůj návrh můžete v programu VELUX daylight vizualizer na http://www.velux.cz/odbornici/architekti-a-projektanti/ke-stazeni/vizualizery, kde je program zdarma ke stažení. K dispozici jsou i různé jiné simulační nástroje (jejich srovnání nabízíme na str. 42).

Použitá literatura

  • Kaňka, Jan a kol.: Stavební fyzika 1. Denní osvětlení a proslunění budov. Skriptum ČVUT, Praha, 2006.
  • Matoušek, Jiří: Sdružené osvětlení a možnosti jeho využití v budovách. Stavitel, č. 10 (2003), s. 56–58.

TEXT: RED
FOTO: VELUX

Článek byl uveřejněn v časopisu ASB speciál pro společnost VELUX.