Vliv umístění střešních oken na denní osvětlení místnosti

Zraková pohoda je jednou hlavních návrhových podmínek zohledňujících zdravé vnitřní prostředí budov. Aby bylo dosaženo světelného komfortu, je nutné zajistit nejen dostatečnou intenzitu denního světla v místnosti a v jejích funkčně vymezených částech, ale také, pokud možno, co nejvíce rovnoměrné osvětlení.
Rovnoměrnost osvětlení hraje důležitou roli při návrhu osvětlovacích otvorů. Pobyt v místnosti s nerovnoměrným osvětlením vyvolává zhoršené vidění. Při pohledu do takové místnosti je zrak vystavován neustálému střídání vysokých a nízkých intenzit osvětlení, což způsobuje, že člověk rozeznává méně detailů, které by jinak viděl v případě vhodných světelných podmínek [1, 2].
Rovnoměrnost denního osvětlení závisí u střešních oken na světelné propustnosti zasklení a především na jejich ploše a umístění vzhledem k osvětlované místnosti.
Posouzení denního osvětlení obytné místnosti se střešními okny a zhodnocení vlivu jejich umístění na rovnoměrnost osvětlení bylo provedeno v následujícím příkladu. Místnost půdorysných rozměrů 4m x 5m je osvětlovaná dvěma střešními okny o velikosti 1140mm x 1400mm, celková plocha okna 3,2 m2, plocha zasklení 2,8 m2. Okna jsou osazena v šikmé střeše o sklonu střešní roviny 40°.
Posouzení denního osvětlení místnosti bylo provedeno pro tyto návrhové varianty:

Obr.: Schéma posuzované místnosti se střešními okny (navrhovanými ve Variantě I, II a III)


Pro vyhodnocení osvětlenosti uvedené místnosti byl proveden výpočet činitele denní osvětlenosti dle ČSN 73 0580 Denní osvětlení budov [3] ve zvolených bodech na srovnávací rovině ve výšce 850 mm na podlahou. Schéma místnosti s vyznačením jednotlivých bodů (1 až 12) je uvedeno na obrázku 1. Výpočty byly provedeny pomocí počítačového programu DEN, DQL (autor Ing. Tomáš Maixner) pro tyto vstupní údaje: světelné odrazivosti stropu p=0,70, stěn p=0,55, podlahy p=0,30, okenního ostění p=0,60, okolního terénu p=0,10; světelná propustnost zasklení okna t=0,72- dvojsklo, činitel znečištění skla t_z1=0,90 z vnitřní strany, t_z2=0,80 z vnější strany.
Výsledky výpočtu činitele denní osvětlenosti charakterizujícího úroveň denního osvětlení na srovnávací rovině v posuzované místnosti a vyhodnocení rovnoměrnosti osvětlení jsou pro jednotlivé návrhové varianty porovnány v tabulkách 1 a 2.

Tabulka 1: Činitel denní osvětlenosti stanovený na srovnávací rovině v posuzované místnosti:

Poznámka: U posuzovaného střešního okna nebyly uvažovány žádné vnější překážky, z toho důvodu je vnější odražená složka činitele denní osvětlenosti D_e=0%.

Tabulka 2: Rovnoměrnost denního osvětlení v místnosti se střešními okny:

Poznámka: Hodnoty činitele denní osvětlenosti D[%]: minimální D_min, maximální D_max, průměrné D_prům

Ukázka grafického znázornění rozložení denního světla na srovnávací rovině v posuzované místnosti je pro jednotlivé varianty uvedena na obrázku 2.

Vatianta I:

Varianta II:

Varianta III:

a)

b)

Obr. 2: Grafické znázornění rozložení denního světla v posuzované místnosti, Varianta I, II, III
a) Průběh izofot (spojnic míst se stejným činitelem denní osvětlenosti) na srovnávací rovině
b) Prostorový graf (D% ... činitel denní osvětlenosti)



Základním hlediskem pro stanovení požadavků na úroveň denního osvětlení budov je zařazení zrakové činnosti podle zrakové obtížnosti v souladu s poměrnou pozorovací vzdáleností kritického detailu a s charakteristikou zrakové činnosti do 7 tříd podle ČSN 73 05080-1 [3] - viz tabulka 4.
Hodnoty činitele denní osvětlenosti uvedené v tabulce musí být splněny [3]:

• minimální D_min: ve všech kontrolních bodech vnitřního prostoru nebo jeho funkčně vymezené části,
• průměrný D_m: u vnitřních prostorů s horním osvětlením nebo s osvětlením kombinovaným, u kterých je podíl horního osvětlení na průměrné hodnotě činitele denní osvětlenosti D_m roven nejméně jedné polovině.

Tabulka 4: Požadované hodnoty činitele denní osvětlenosti pro třídy zrakové činnosti [3]:
Poznámka k tabulce:

1. Průměrná hodnota činitele denní osvětlenosti Dm se určuje jako aritmetický průměr hodnot v kontrolních bodech zvolené pravidelné sítě na vodorovné srovnávací rovině.
2. Rovnoměrnost denního osvětlení se určuje jako podíl nejmenší a největší hodnoty činitele denní osvětlenosti, zjištěné v kontrolních bodech sítě na vodorovné srovnávací rovině v celém rozsahu vnitřního prostoru nebo v jeho funkčně vymezené části.
3. Požadavky na hodnoty činitele denní osvětlenosti zvyšují, např. při malém kontrastu jasů, pro krátký pozorovací časový úsekem, s ohledem vyšší věkový průměr či zdravotní stav obyvatel, při provozních podmínkách narušujících dobrou viditelnost a všude tam, kde by se vlivem špatné viditelnosti mohla způsobit chyba vedoucí nepřesnostem, haváriím, vážným úrazům apod.
4. Například Třída zrakové činnosti IV zahrnuje zrakové činnosti jako středně přesná výroba a kontrola, čtení, psaní, obsluha strojů, běžné laboratorní práce, vyšetření, ošetření, hrubší šití, žehlení, příprava jídel, závodní sport.

Vnitřní prostory s trvalým pobytem lidí musí mít zajištěno denní osvětlení splňující požadavek na hodnotu D_min alespoň 1,5% a na průměrného činitele denní osvětlenosti D_m nejméně 3%, i když by pro danou zrakovou činnost stačily nižší hodnoty.
U obytných místností je vyžadována minimální hodnota činitele denní osvětlenosti 0,5%, která musí být splněna ve všech kontrolních bodech na srovnávací rovině. Průměrná hodnota činitele denní osvětlenosti je nejméně 2% [4].

Porovnání uvedených normativních požadavků s hodnotami výsledků výpočtů činitele denní osvětlenosti v posuzované místnosti je patrné, že nejvhodnější řešení z hlediska denního osvětlení a zajištění jeho dostatečné rovnoměrnosti je návrh střešních oken ve Variantě II a V.

Střešní okna umožňují vyšší osvětlenost podstřešních místností denním světlem, neboť zpravidla nebývají zastíněny venkovními překážkami. Vyšší intenzity osvětlení u místností se střešními okny jsou však především způsobeny tím, že jas oblohy se zvyšuje směrem od horizontu k zenitu. Tato skutečnost vysvětluje i zvýšení činitele denní osvětlenosti v posuzované místnosti s oknem ve Variantě II v porovnání s výsledky hodnocení s oknem v nižší poloze - Varianta I. Nižší osvětlenost místnosti posuzované ve Variantě III je způsobena polohou okna vzhledem k posuzované místnosti. Gradace jasu oblohy lze u střešních oken s výhodou využít při návrhu podstřešních místností s vysokými nároky na osvětlenost denním světlem.
Dostatečnou velikostí zasklených ploch střešních oken a jejich vhodným umístěním vzhledem k půdorysnému uspořádání místností a požadavkům na zrakovou činnost v jejich jednotlivých funkčně vymezených částech lze dosáhnout optimálních světelných podmínek pro obytné i pracovní prostory. V neposlední řadě je možné rovnoměrnost osvětlení ovlivnit také řešením interiéru místností, kde světlé a lesklé povrchy světlo odrážejí, matné rozptylují a tmavé pohlcují.
U obytných místností by střešní okno mělo být osazeno tak, aby jeho spodní hrana byla max. 1100 mm nad podlahou [6]. Je také možné kombinovat střešní okna s doplňkovými bočními osvětlovacími otvory pro zajištění vizuálního kontaktu s okolím.

[1] Plch, J. Světelná technika v praxi. IN-EL, Praha 1999
[2] Rybár, P. a kol.: Denní osvětlení a oslunění budov. Era group, Brno 2002
[3] ČSN 730580-1 Denní osvětlení budov. Část 1: Základní požadavky (1999)
[4] ČSN 730580-2 Denní osvětlení budov. Část 2: Denní osvětlení obytných budov (1992)+ změny Z1 (1997), Z2(1999)
[5] ČSN EN 12665 (ČSN 36 0001): 2003 Světlo a osvětlení - Základní termíny a kritéria pro stanovení požadavků na osvětlení
[6] ČSN 73 4301 Obytné budovy (2004)