Navrhování se světlem

Navrhování se světlem

Využití denního světla při navrhování budov se stalo nezbytností. Nejde jen o splnění normativních požadavků, stanovených platnou legislativou, ale rovněž o změnu přístupu k navrhování. Přesto je dnes „vpuštění světla do budov“ doprovázeno mnoha předsudky i vnějšími vlivy, které navrhování fungující stavby rozhodně ztěžují, pokud ne přímo znemožňují.

Denní světlo bylo po staletí využíváno jako primární světelný zdroj v interiéru a stejně tak jako implicitní součást architektury prakticky od jejích prvopočátků. Současná architektura, okouzlena moderními technologiemi, se postupně rozpadá na dva protichůdné proudy. Jeden, který technologický pokrok vnímá jako příležitost odstřihnout se od praxe dávno či nedávno minulé, a druhý, který se k technologiím staví spíše antagonisticky. Zatímco tvar/hmota staveb odpovídajících „lepšímu vkusu“ zůstávají již několik desítek let prakticky neměnné, mění se jen technologická cesta, kterak těchto „univerzálních“ principů dosáhnout. Je pozoruhodné, jak málo se oceňované stavby na naší domácí scéně věnují práci se světlem . Přitom světlo jakožto jeden z prostředků architektonické tvorby je s dějinami tohoto oboru spjat velmi úzce.

Světlo jako náboženský symbol

Příklady takového přístupu v evropské architektonické tradici lze nejsnadněji najít v sakrální architektuře jakožto reprezentativní tvorbě své doby (nezřídka i z důvodu, že právě sakrální stavby tvoří nikoli bezvýznamnou část architektury dochované do současnosti, a to beze změny své funkce). „Rozdílné přístupy ke světlu jsou charakteristickým odrazem dané doby a jejích kulturně-sociálních aspektů. Stavební materiály se vyvíjejí, zlepšují se dnes jejich vlastnosti, ale světlo je věčným účastníkem architektury, podmínkou sine qua non.“ [1] Přesto lze v dějinách stavebního umění vypozorovat odlišnosti v tom, jak se ke světlu přistupovalo.

Jiný způsob práce se světlem lze vysledovat v architektuře a výzdobě původně byzantského chrámu Boží moudrosti v Istanbulu, v ravennských chrámech a v mnoha dalších stavbách ranně křesťanského starověku, jiný způsob představuje zobrazení táborského světla, které ozařuje celý chrám skrze vitráže, zářící drahokamy (chrám v St. Denis). Renesance přichází se zcela odlišnou, naturalistickou koncepcí světla. V baroku se pomocí divadelních prostředků staví oltář do oslaveného světa. Světlo, které dříve vyzařovalo z obrazu, je nyní vnějším prvkem. Šerosvit na stropě kostela Il Gesù v Římě, domalovávané světlo ve výzdobě kostela sv. Mikuláše v Praze vytváří iluzionistickou světelnou scénu. Přesycenost iluzemi a divadelním zpracováním v novověku odpadá, ustupuje vědeckému poznání. Le Corbusier definuje pět bodů moderní architektury a současně přichází nová éra chrámů, kde je světlo zpracováno zcela odlišným způsobem než kdy dříve. [2]

Současná ­architektonická praxe

Půl století po Le Corbusierovi je světlo pouze utilitárním prostředkem, vedlejším efektem staveb navržených podle všech předpisů. Sakrální stavby se v Evropě, která ve snaze o politickou korektnost odsouvá své křesťanské tradice do zapomnění, sice pořád staví a nezřídka dosahují výjimečných architektonických kvalit, těžiště architektonické tvorby je ale už mnoho let v profánní architektuře zápasící s funkcionalistickým odkazem. Ornament jsme odsoudili jako zločin, denní světlo jako by sdílelo stejný osud. Jeho množství, které jsme ochotni vpustit do „svých“ budov, je jen vedlejším důsledkem projektu narýsovaného do tabulek předpisů a norem. Denní světlo v budově má stejnou roli jako pitná voda a vytápění…

Nenajde se jediný architekt, jenž by potvrdil, že záměrně obchází normy, které nařizují limity osvětlení denním světlem pro stavby. Ale jen málokterý český architekt pracuje s touto myšlenkou jako s jedním ze základních výrazových prostředků architektury. Stačí pročíst autorské zprávy k rodinným domům – tvůrci unisono opakují potřebu „propojit interiér s exteriérem“, domy „otevírají do zahrady“ apod. Pokud architekti aktivně pracují s rozmisťováním oken nad rámec daný módou (prosklené fasády) a normou (hygiena), v jejich argumentech najdete spíše pojmy jako „výhled“ či již zmíněné „propojení“ než odvolání se na racionální a promyšlenou práci s touto nehmotnou matérií. I atrium – oblíbený to nástroj pro naplnění požadavků na přirozené osvětlení místností – je jen jakousi sofistikovanou odpovědí architektů na aktuální životní trendy, tedy osvětlení ano, ale bez kontaktu s okolím – v zájmu fyzické a zejména psychologické bezpečnosti a zachování požadované intimity. „Při navrhování prosklených ploch se řídím zkušeností a intuicí.

Každý pozemek a výhledy z něj a také klienti si žádají něco jiného,“ říká mnohokrát oceněný architekt Ján Stempel. „V rozporu s voláním za větší mírů denního osvětlení je životní styl nejmladší generace a náš způsob práce na počítačích. To vyžaduje zastínění pokoje i během dne, které musí být pohodlné a funkční.“ Vůči tomu je, zdá se, jakékoli úsilí podepřené desítkami odborných studií na téma „vliv denního světla na zdraví člověka“ (viz též str. 34) imunní. „Architekt by někdy velice rád udělal něco hezkého a funkčního, ale objednatelem je tlačen do megastaveb a využití území na 110%. Už jsem se setkal s developery, kteří skoro byli ochotni se problematiku denního osvětlení naučit, aby našli další rezervy,“ popisuje praxi zkušený projektant Viktor Zwiener. „Developeři jako by se řídili pravedlem: ve městě, v proluce nebo nástavbě se jim ekonomicky vyplatí postavit o jedno patro více, než co umožňují právní předpisy. Architekti se snaží svému chlebodárci vyhovět a někdy z toho vznikne stavba, která se třeba ani samotnému architektovi nelíbí. Ze světlotechnického hlediska třeba stavba s několika místnostmi využitelnými pouze na výjimku z právních předpisů.“

Okno jako nepřítel

„Dnešní tendence v architektuře bydlení směřují k velkým proskleným plochám, takže zpravidla řešíme opačné problémy, které přináší velké proslunění v letních měsících. Formou domu, vnějšími žaluziemi apod. se musíme snažit o eliminaci přehřívání vnitřních prostor. To ovlivňuje samotnou architekturu a výraz domu,“ pokračuje Ján Stempel, čímž pojmenoval jeden z protipólů současného navrhování: některé stavby zápasí s osluněním (sémanticky jde o apriori negativní výraz – tedy nikoli dostatek světla, ale jeho nadbytek, oslunění), jiné ve snaze vyhovět čím dál přísnějším tepelnětechnickým normám od oken ustupují nebo je řeší využitím sofistikovaných materiálů, které jsou konstruovány tak, aby zabránily tepelným únikům.

Technologie mají dnes vliv na všechny oblasti našeho života a náš vztah k dennímu světlu není výjimkou. V Evropě bude zásadní technologický pokrok, pokud jde o využití denního světla, pravděpodobně i nadále spočívat v neustálém vylepšování tepelných parametrů oken. Doposud jsme byli svědky neustálého zpřísňování energetických předpisů a můžeme si být v podstatě jisti, že tento trend se nezmění. Úsilí se dosud poněkud krátkozrace soustředilo na snížení spotřeby energie na vytápění a chlazení; stavební obor na tento tlak reagoval zvětšováním tloušťky stěn, zmenšováním plochy oken, zvětšováním hloubky podlahových desek a využíváním reflexních skel. Tato opatření byla z hlediska úspor energií účinná; bylo to ovšem na úkor denního osvětlení. [3] Světelná propustnost izolačních skel je parametr, který nikterak nezajímá investory (a už vůbec ne uživatele), ale co je horší, ani architekty. Na druhé straně nelze ale tento fakt jednoznačně odsoudit – právě vylepšování parametru tepelné prostupnosti U umožnilo v mnoha případech využití oken v míře dalece přesahující požadavky nutné pro splnění parametrů nízkoenergetických či pasivních domů.

Světelná prostupnost a kvalita denního světla propuštěného skrze izolační dvoj- či trojskla zůstává na druhé koleji, přesto jen díky těmto materiálům lze dnes stavět v požadované energetické náročnosti a splnit i minimální normativní požadavky na osvětlení. „Je velmi důležité, aby pokračoval vývoj technologií oken; pak totiž menší plocha oken a sklo s malou světelnou propustností přestanou být výhodné, pokud jde o úsporu energie,“ říká Paul Rogers ze švédského ateliéru BAU. Bylo by totiž krátkozraké soustředit se při posuzování kvality oken pouze na tepelnětechnické parametry – při výpočtu celkové energetické bilance je nezanedbatelný i přínos denního světla k úspoře nákladů na elektřinu (umělé osvětlení), stejně jako již zmíněný pozitivní efekt na tepelný komfort skrze tepelné zisky v zimních měsících. Přínosy prosklených ploch pro zdravé a efektivní užívání budov je potřeba hodnotit vždy v mnohem širším kontextu než pouze skrze hodnotu U. Tento přístup je již uplatňován v několika zemích; Dánsko, Velká Británie a v blízké budoucnosti i Maďarsko zavádí energetickou bilanci oken jako legislativní alternativu k hodnotě U.

Navrhování a prostředí

I když se nám povede navrhnout a vymodelovat dům, který dokáže sladit všechny naznačené parametry (dostatek a kvalita denního světla v interiéru, tepelnětechnické požadavky…), nelze zapomenout na vlivy prostředí, klimatické vlivy a konečně i na bezprostřední okolí stavby. Pokud zůstaneme v našem středoevropském kontextu, s prvními dvěma se lze vypořádat pomocí jednoduchých výpočtů a počítačových simulací – tj. lze je snadno zapracovat do procesu navrhování. Jedna z největších architektonických výzev a měřítek kvality jakékoli stavby je její začlenění do kontextu okolní výstavby či krajiny. Obě možnosti jsou natolik specifické a individuální, že je lze jen velice obtížně paušalizovat. Stačí se podívat na diskusi, kterou rozvířily Pražské stavební předpisy (jejich podoba z období primátora Hudečka). Autoři, spojení s každodenní architektonickou praxí, právem žádají takovou úpravu předpisů (a případně i nadřazených norem), která by novou výstavbu v rostlém intravilánu vůbec umožnila. Při použití těch současně platných (jejich výčet naleznete na str. 42) je totiž téměř každý nový tvůrčí počin odsouzen k zamítavému stanovisku příslušných úřadů.

„Zdroj denního osvětlení je klimatický jev a projektant nebo uživatel jej prakticky nemůže ovlivnit (pokud pomineme snižování nebo zvyšování znečištění atmosféry). Co již ale projektant může alespoň částečně ovlivnit, je poloha, rozměry a odraznost objektů a terénu,“ vysvětluje spoluautor zmíněné podoby předpisů Viktor Zwiener ze společnosti Dekprojekt [4], který se snažil převést tato specifika dotýkající se zejména hustě osídlených měst blíže k realitě. Zatímco poloha a velikost okolních objektů se do výpočtů zadávají ve skutečných velikostech nebo ve formě půdorysných a výškových úhlů, zadává se odraznost povrchů ve formě činitele jasu nebo činitele odrazu. Metoda využívající jasy má výhodu v relativní jednoduchosti, ale menší přesnosti. Pro metodu s mnohonásobnými odrazy je již zapotřebí výpočetní techniky. Pokud před posuzovanou místností není žádná stínicí překážka, bývají výsledky výpočtů denního osvětlení (ČDO) oběma metodami obdobné. Při výskytu stínicí překážky v dostatečné vzdálenosti (poloha 1 na obr. 4) je metoda využívající jasy obvykle na straně bezpečné (vypočteny jsou menší hodnoty ČDO), protože jas stínicí překážky je ve skutečnosti větší než 10 % jasu oblohy (na základě poměrů plochy stínicí překážky a plochy viditelné oblohy okolo stínicí překážky).

Pokud ale začneme objekty k sobě přibližovat (poloha 2 na obr. 4), snižuje se také poměr jasu stínicí překážky k jasu oblohy, takže u hustší městské zástavby již nemusí být metoda na straně bezpečné a může umožnit vyšší zástavbu než při použití metody mnohonásobných odrazů. U metody využívající jasy je rovněž velice náročné zohlednit výšku posuzovaného objektu (na obr. 4 znázorněno červenou přerušovanou čárou). Prakticky to znamená, že u této metody je jedno, zda je zastiňovaný objekt přízemní rodinný dům nebo 20patrový bytový dům – v obou případech bude nelogicky v místnosti výpočtově stejné denní osvětlení. „Metoda je tedy opět na straně nebezpečnosti, a proto ji lze zařadit mezi metody empirické, vhodné pouze pro hrubý návrh denního osvětlení,“ tvrdí Ing. Zwiener. Obdobně jsou na tom metody založené na stanovení ekvivalentního úhlu stínění (používají je např. na Slovensku), které rovněž nedokážou zohlednit výšku posuzovaného objektu. [4] Navíc výpočty se dělají pro kritický den v roce a má se za to, že pokud je splněno denní osvětlení v tomto dnu, tak je splněno v celém roce (princip minima). Denní osvětlení je ale velice dynamické a v průběhu roku se jeho zdroj (intenzita) mění, takže by si zasloužilou zohlednění i této proměnlivosti.

Navzdory této skutečnosti se i mezi odborníky jen těžko hledá shoda při pohledu na metodiku výpočtu i výslednou podobu projektů navržených podle jednotlivých metod. Odpůrci navržených pravidel zcela logicky namítají zhoršeným vnitřním prostředím v budovách, designovaných podle upravených předpisů. Jejich zastánci naopak argumentují projekční realitou, kterou by bylo krátkozraké zaměňovat za ignoranci k životním podmínkám budoucích obyvatel nových budov i stávajících uživatelů v bezprostřední blízkosti ovlivněných plánovanou zástavbou.

Jak vytvořit užitečný rámec pro navrhování?

Denní osvětlenost se v architektonické praxi chápe jako řízené využití přirozeného světla uvnitř i vně budov. Přeloženo do praxe se jedná o rozmístění oken či dalších typů transparentních ploch tak, aby přirozené světlo poskytlo efektivní vnitřní osvětlení během dne. Vytvoření takového funkčního osvětlení vyžaduje konstrukční úvahy ve všech fázích procesu návrhu budovy – od plánování využití pozemku přes vlastní hmotu stavby, dispozice a související elektroinstalace či stínění. Denní světlo v budovách tvoří kombinace přímého slunečního záření, difuzního světla rozptýleného v interiéru skrze světlovody a světlo odražené od země a okolními prvky. Architekt musí zvážit orientaci zamýšlené budovy, materiál fasády, typ zastřešení, velikost a umístění okenních otvorů, zasklení a stínicích systémů, ale i odrazivost vnitřních ploch a potenciální další výstavbu v okolí.

Dobře navržený projekt zajišťuje dostatek přirozeného světla pro jednotlivé činnosti během celého dne. Úkolem pro architekty je navrhnout takové obytné a pobytové místnosti, které by poskytovaly dostatek světla pro úkoly, při nichž je takové světlo potřebné (běžné „zrakové“ činnosti), vytvořit atraktivní vizuální prostředí, šetřit elektrickou energii a poskytovat světlo nezbytné pro naše biologické potřeby. Dobré světelné prostředí je zároveň pohodlné a příjemné pro jeho uživatele.

Normy by měly být architektům a projektantům spíše pomůckou než překážkou pro naplnění takového úkolu. Je důležité zdůraznit, že právní předpisy, které nařizují minimální a průměrné hodnoty ČDO, jsou pouze předpokladem – ani jejich naplněním nelze zaručit přítomnost světla v odpovídající kvalitě a intenzitě uvnitř budovy. Denní světlo podléhá mnoha vnějším vlivům, které nelze ani při dobré vůli ovlivnit – klima, počasí, znečištění apod. Množství vnitřního osvětlení denním světlem v místnosti je stanoveno obecně, jak je požadováno nebo doporučeno – nejčastěji hodnotou osvětlení (LUX) nebo ČDO.

Evropské uvažování

Standardizovat takovéto zásady napříč členskými zeměmi EU je samozřejmě složité – stačí vzít v úvahu rozdílné klimatické podmínky v jednotlivých zemích napříč kontinentem. Přesto panuje obecná shoda při pohledu na to, co od budovy s kvalitně zpracovaným projektem přirozeného osvětlení lze očekávat. V posledních několika letech navíc dochází k postupnému zpřístupňování postojů mezi akademickými pracovišti zabývajícími se výzkumem vlivu denního světla na zdraví a chování člověka a praktikujícími architekty. Je jasné, že normy je potřeba novelizovat.  Diskuse o novém evropském standardu pro denní osvětlení budov (CEN TC 169 / WG 11) probíhá v rámci speciální pracovní skupiny (Česká republika a Slovensko v ní mají po jednom zástupci). Budoucí norma stanovuje minimální doporučení pro dosažení osvětlení prostřednictvím přirozeného světla i pro poskytnutí dostatečného kontaktu s okolím (výhled).

Kromě toho se připravují uvedená doporučení pro dobu expozice slunečního svitu v obytných místnostech, norma se zabývá i způsobem, jak omezit oslnění. Zavede definici metriky použité pro hodnocení denního osvětlení podmínek a uvádí metody výpočtu a ověřování [DIN]. Vedlejším efektem připravovaného dokumentu je doporučení, aby hodnocení kvality prosvětlení bylo povinnou součástí projektu stavby. Vzhledem k tomu, že dnešní výpočtové nástroje běžně používané evropskými architekty dosahují velmi podobných výsledků, neměl by být problém jejich použití normalizovat. [5]

[1]    Šasta, Jiří: Aspekty světla v sakrální architektuře, FA VUT Brno, 2015
[2]    dtto
[3]    Rogers, Paul, in: D/A autumn 2015, VELUX
[4]    Zwiener Viktor, http://stavba.tzb-info.cz/denni-osvetleni-a-osluneni/12140-denni-osvetleni-z-pohledu-narizeni-11-2014-sb-prazske-stavebni-predpisy
[5]    The importance of having meaningful daylight requirements, in:  D/A, VELUX, spring 2015

TEXT: MATEJ ŠIŠOLÁK
OBR: VIKTOR ZWIENER

Ilustrační foto: Daniela Dostálková

Článek byl uveřejněn v časopisu ASB speciál pro společnost VELUX.