ČK LOP – Na světlo se v boji o energetické úspory často zapomíná

DENNÍ SVĚTLO
Denní světlo bylo po staletí využíváno jako hlavní zdroj světla v interiérech a bylo vždy implicitní součástí architektury již od té doby, co budovy existují. Nejen že nahrazuje během dne elektrické osvětlení a snižuje tak spotřebu energie; má vliv i na vytápění a chlazení, díky čemuž je významným parametrem při energeticky úsporném navrhování. Výzkumy v poslední době navíc prokázaly, že denní světlo je velkým přínosem pro zdraví a komfort, takže má pro obyvatele budovy zásadní význam. V budovách podle průzkumů trávíme až 90 % času a z toho 55 % připadá na naše domovy. Neoddiskutovatelným faktem proto je, že vnitřní prostředí má na nás ohromný vliv. Zde jsou shrnuty základní argumenty popisující význam denního světla v budovách.

BIORYTMY
Hlavní řídicí centra v těle jsou přímo stimulována a regulována světlem. Mnoho aspektů fyziologie lidského těla a lidského chování podléhá 24hodinovým rytmům, které mají zásadní vliv na naše zdraví a pohodu. Jde například o cyklus spánku a bdění, cykly bdělosti a výkonnosti, cykly bazální tělesné teploty nebo tvorbu hormonů melatoninu a kortizolu. Tyto denní cykly se nazývají cirkadiánní rytmy a jejich regulace velmi výrazně závisí na prostředí, v němž žijeme. V úvahu je třeba vzít i specifické potřeby různých věkových skupin. Mladiství a mladí dospělí mají biologické hodiny poněkud zpožděné a potřebují tedy více světla ráno (ložnice, snídaňová místnost, třída…), zatímco u starších osob jsou biologické hodiny posunuté dopředu (což často vede k usínání večer a probouzení brzy ráno. Cirkadiánní systém je propojen s cykly světla a tmy v přírodě (den a noc). Předpokládá se, že zdravé světlo velmi úzce souvisí se zdravou tmou, což v zásadě znamená, že potřebujeme vysokou intenzitu světla přes den a tmavou, zatemněnou místnost při spánku. Spektrální složení denního světla je v pásmech elektromagnetického spektra, které nejvíce ovlivňuje cirkadiánní systém (C(λ)), mnohem bohatší než obvyklé elektrické světelné zdroje.

ZDRAVÝ VÝVOJ DĚTÍ
Zvlášť významný je dostatek denního osvětlení pro děti předškolního věku, jejichž zrakový orgán se rychle vyvíjí a ovlivňuje rozvoj pohybových a mentálních schopností. Z tohoto důvodu jsou na stavby s pobytem předškolních dětí kladeny ty nejpřísnější legislativní požadavky z hlediska množství denního světla. Normový požadavek na průměrnou hodnotu činitele denní osvětlenosti denní místnost je D_m = 5 %. V denních místnostech těchto předškolních zařízení jsou rozhodujícími činnostmi dětské hry jak pohybové, tak s hračkami rozmanitého charakteru a hry s výtvarnými prvky, kreslením, malováním i jednoduché ruční práce. Pozorované podrobnosti jsou převážně větší, ale závažnou úlohu zde hraje skutečnost, že zrakový orgán dětí se teprve vyvíjí.

VÝKONNOST A PRODUKTIVITA
Denní osvětlení bylo vždy spojováno s lepší náladou, vyšší pracovní morálkou, menší únavou a menší námahou očí. Řada studií dokládá, že výkonnost a produktivita pracovníků v kancelářském, průmyslovém a obchodním prostředí se zvyšuje s kvalitou osvětlení. Firmy zaznamenaly nárůst produktivity u svých zaměstnanců asi o 15 % poté, co se společnost přestěhovala do nové budovy s lepším denním osvětlením, což vedlo k významným finančním ziskům. Výzkumy dále ukazují, že učení v prostorách osvětlených denním světlem je efektivnější. Bylo zjištěno, že studenti ve třídách s největší plochou oken nebo s denním osvětlením mají o 7 až 18 % lepší výsledky ve standardizovaných testech než studenti ve třídách s nejmenší plochou oken nebo denním osvětlením. 

PSYCHIKA
Denní světlo má významný vliv na lidskou psychiku, ovlivňuje naši náladu a pocit pohody během dne. Sezónní afektivní porucha SAD je choroba depresivního typu, která souvisí s přísunem a změnou venkovního světla v zimním období. Výzkumné zprávy dokládají, že poruchou SAD trpí 0,4 až 9,7 % světové populace a až trojnásobek tohoto množství má příznaky této poruchy, aniž by byla klasifikována jako velká deprese. Jako účinná léčba poruchy SAD se ukazuje fototerapie s expozicí oka světlu o intenzitě 2 500 lux (po dobu dvou hodin) až 10 000 lux (po dobu 30 minut). Fototerapii lze použít i pro léčbu dalších depresivních symptomů (deprese nezávislá na období, premenstruační syndrom, bulimie atd.).

LEGISLATIVNÍ POŽADAVKY NA DENNÍ OSVĚTLENÍ OBYTNÝCH BUDOV DLE VYHLÁŠKY 20/2012 SB.
Dle ČSN 730580-1:2007+Z1:2011 Denní osvětlení budov.
Část 1. Základní požadavky
Denní osvětlení vnitřních prostor budov a jejich funkčně vymezených částí se navrhuje podle zrakových činností, například pro třídu zrakové činnosti IV (čtení, psaní a podobné zrakové činnosti) je požadováno minimální Dmin 1,5 % a průměrné Dm 5 % (pro horní osvětlovací otvory). Tato norma definuje také kvalitativní kriterium na denní osvětlení v podobě rovnoměrnosti denního osvětlení. Rovnoměrnost denního osvětlení je požadována ve vnitřních prostorech, ve kterých se požaduje splnění jen minimální hodnoty činitele denní osvětlenosti. Rovnoměrnost denního osvětlení se přitom určuje jako podíl nejmenší a největší hodnoty činitele denní osvětlenosti v kontrolních bodech a nemá být při třídách zrakových činností I až IV menší než 0,2.

Dle ČSN 730580-2:2007 Denní osvětlení budov.
Část 2. Denní osvětlení obytných budov
V obytných místnostech s bočním osvětlením musí být ve dvou kontrolních bodech v polovině hloubky místnosti, vzdálených 1 m od vnitřních povrchů bočních stěn hodnota činitele denní osvětlenosti nejméně 0,7 % nejdále 3 m od okna a průměrná hodnota z obou těchto bodů nejméně 0,9 %. Jsou-li okna ve dvou stýkajících se stěnách, postačí, je-li tento požadavek alespoň u jedné z obou dvojic těchto kontrolních bodů.

PRAVIDLO 1/10 NESTAČÍ
Často se při řešení kvantity denního osvětlení uchylujeme k zjednodušujícímu pravidlu 1/10 prosklené plochy vůči ploše místnosti. Toto pravidlo pramení z požadavku normy Obytné budovy ČSN 73 4301 na proslunění obytné místnosti, kde musí sluneční záření vnikat do místnosti okenními otvory, jejichž celková plocha je rovna nejméně jedné desetině podlahové plochy místnosti. Tento požadavek na proslunění nemá s dosaženou úrovní osvětlení nic společného. Z následujícího posudku, který zpracovala FAST VUT Brno, jasně vyplývá, že toto pravidlo není vždy zárukou správně navrženého osvětlení místnosti. Oblíbený způsob řešení podkroví s fasádním francouzským oknem ve štítu je toho příkladem. Toto okno splní pravidlo na 1/10 prosklené plochy, ale nenaplní závazný legislativní požadavek ČSN 73 0580-2 Denní osvětlení obytných budov na požadovanou hodnotu činitele denní osvětlenosti. Studie řeší posouzení kvantity a kvality denního osvětlení podkrovního pokoje s fasádním francouzským oknem. Simulace ukázaly, že toto fasádní okno jako jediný zdroj denního světla (přestože naplňuje pravidlo 1/10 podlažní plochy) nesplní požadavek normy. V simulacích také můžete porovnat rozdíl v osvětlení místnosti oknem se stejnou velikostí při použití dvojskla i trojskla.

Varianta 1 s pouze jedním osvětlovacím otvorem neposkytuje dostatečné osvětlení v zadní části místnosti, denní osvětlení není rovnoměrně rozložené v místnosti. U okna je zajištěna osvětlenost pro zrakové činnosti odpovídající požadavkům na minimální činitel denní osvětlenosti 1,5 %, tedy pro čtení, psaní a podobně, ale v zadní části místnosti vznikají tmavé kouty, kde je denní osvětlení odpovídající činiteli denní osvětlenosti kolem 0,4 %. Varianta 1 nevyhoví požadavku ČSN 730580-2 na hodnotu činitele denní osvětlenosti obytné místnosti.

Varianta 2 s jedním svislým a jedním střešním oknem se jeví jako vhodnější, co se týče osvětlenosti a rovnoměrnosti denního osvětlení na srovnávací pracovní rovině v úrovni pracovního stolu pro funkčně vymezenou pracovní část místnosti, určenou například pro studium nebo administrativní práce.

Nejvyšší osvětlenost a nejlepší rovnoměrnost denního osvětlení je v případě Varianty 3 se dvěma střešními okny a jedním svislým oknem. Takto osvětlená místnost vyhovuje i přísným požadavkům na předškolní zařízení (denní místnosti dětí, herny, pracovny) takže by byla vhodným dětským pokojem. V tomto případě lze doporučit opatřit okna venkovními markýzami nebo roletami, které v případě slunečných dnů zajistí ochranu interiéru proti nadměrným slunečním ziskům a omezí přehřívání a oslňování místnosti.

Posouzení denního osvětlení podkrovní místnosti bylo provedeno pomocí počítačového programu WDLS (Astra, Zlín). Činitel denní osvětlenosti D v % byl stanoven v bodech na pracovní rovině ve výšce 850 mm nad úrovní podlahy v posuzované místnosti s osvětlovacími otvory navrhovanými ve třech variantách.

Všechny varianty byly posouzeny pro zasklení oken (i střešních oken) izolačními čirými dvojskly, světelná propustnost dvojskla 0,77 a trojskla 0,67, činitel konstrukce okna 0,75.

ZÁVĚRY POSUDKU
Fasádní okno jako jediný zdroj denního světla nesplní požadavek normy u hlubších nebo širších podkrovních pokojů.

Při použití trojskla nesmíme zapomínat na nižší propustnost světla a navrhnout větší prosklenou plochu.

Dětské pokoje vyžadují vyšší hodnoty osvětlení.

In the Energetic Savings Struggle, Light Is Often Forgotten
The construction world around us is accompanied by the expression of energetic savings, lower energy consumption, building thermal insulation, triple layer glass, double layer glass, etc. The Czech Chamber of Light External Cladding (CCLEC) wants to show the inevitability of a complex approach and bigger overview in solving any problem. Changing one constant will cause a change in the other one. An attempt for a quality solution is to find a way, how to improve one parameter without fundamentally influencing other attained parameters. This principle will be shown on the relation between the heat and light parameters of a window.

Autor

• Ing. Habel Tomáš