Stínění objekty z hlediska denního osvětlení a proslunění 2

Ing. Petr Klvač, Zlín

Před časem byl v tomto časopise (Světlo 3/1998, str. 42) uveřejněn článek stejného názvu, jenom zde nebyla uvedena číslovka 2. Chci tím říct, že nejde o pokračování, ale o novější pohled na problematiku věci. Mezitím se objevily inovace rozhodujících norem a také přibyly zkušenosti při vykonávání odborné činnosti popsané v dalším textu.

Při projektování, stavbě nebo rekonstrukci budov se lze setkat s problematikou stínění denního osvětlení, proslunění vnitřních prostor či oslunění venkovních ploch různými překážkami. Mohou to být budovy, zvláštní stavby nebo přírodní útvary.

Obvykle je to vliv již stojících objektů na nově budované budovy a jejich obytné nebo pracovní prostory. Současně jde též o zpětný vliv nových objektů na existující budovy a jejich okolí.

Protože se touto oblastí již určitou dobu zabývám, chci se se čtenáři podělit o své názory na uvedenou problematiku a také apelovat na zasvěcené, aby nám všem usnadnili průchod touto mnohdy džunglí překonaných názorů, zastaralých pravidel a mnohé nekompetentnosti úředních osob.

Obr. 1. Hodnoty osvětlenosti na horizontální nezacloněné rovině v kiloluxech způsobené oblohou (platí přibližně pro z. š. 51 S) – ilustrační obrázek

Problematika stínění denního osvětlení a proslunění nebo oslunění není totožná, má mnoho společného, ale současně mnoho rozdílného. Podstatné je, že u obytných objektů a funkčně pozoruhodných prostor by se tyto otázky měly posuzovat současně.

Denní osvětlení

Mám na mysli osvětlení vnitřních prostorů způsobené přírodním zdrojem světla (sluncem a oblohou) a potřebné pro schopnost člověka vnímat okolí, pracovat nebo odpočívat.

Zmíněné oblasti je věnován soubor ČSN:

• 73 0580-1 Denní osvětlení budov. Část 1: Základní požadavky, vydána 10/1999,

• 73 0580-2 Denní osvětlení budov. Část 2: Denní osvětlení obytných budov, vydána 10/92,

• 73 0580-3 Denní osvětlení budov. Část 3: Denní osvětlení škol, vydána 9/94,

• 73 0580-4 Denní osvětlení budov. Část 4: Denní osvětlení průmyslových budov, vydána 9/94.

Tyto normy jsou závazné samy o sobě, jejich použití je vyžadováno několika zákony, jejich vyhláškami a nařízeními vlády.

Podstatná je ČSN 73 0580-1, další části 2 až 4 upřesňují požadavky na denní osvětlení v prostorech budov s příslušným určením.

První uvedená norma obsahuje všechny náležitosti, které je nutné zohlednit při navrhování a kontrole denního osvětlení vnitřních prostorů budov. Její požadavky je vhodné chápat z hygienického hlediska jako minimální a z energetického hlediska jako optimální. To lze vyložit tak, že požadované hodnoty č. d. o. (činitele denního osvětlení, jde o technicky kvantitativní parametr) jsou voleny tak, aby byly hygienicky únosné pro člověka v takovém prostoru pobývajícím nebo pracujícím. Současně jsou nároky na energie zajišťující slušné vnitřní prostředí (teplo, chlad, umělé světlo) nejmenší.

Ze zkušeností z praxe při aplikacích předmětných norem bych rád upozornil na logiku dimenzování a posuzování denního osvětlení:

1. Problematikou denního osvětlení má zejména smysl se zabývat u prostorů s trvalým pobytem lidí, jinde nejde o hygienický problém, ale o vnitřní architekturu.

2. Intenzitu denního osvětlení nad normou požadované hodnoty není nutné zvyšovat, nejde-li o pozoruhodné situace popsané v normě, neboť vyšší nároky na č. d. o. obecně vedou k požadavku zvětšování aktivních světlopropustných ploch; to má jednak za následek zvýšení ceny stavby a jednak vcelku podstatný negativní vliv na tepelné ztráty nebo zisky ve vnitřním prostoru. Takže pokračujícím důsledkem je požadavek na další energii pro vyloučení těchto jevů, popř. podstatně rostoucí náklady na speciální konstrukce osvětlovacích otvorů. Přitom se zřejmě nedosáhne zásadních hygienických přínosů. Jsou ovšem situace, zejména při stavbách s okolní zástavbou, kdy nelze dosáhnout vyhovujících hodnot; pak platí bod 3.

3. Požadavky na kvantitu denního osvětlení pod hodnoty požadované normou je možné snižovat, nejde-li o prostory taxativně stanovené normou, ve kterých to není dovoleno. Tato situace vede k používání sdruženého osvětlení, tedy spolupráce denního a umělého osvětlení. Je stanoveno normou pro sdružené osvětlení (ČSN 36 0020-1), že dolní hranice č. d. o. je přibližně 30 % hodnoty předepsané normami pro denní osvětlení (viz již uvedený seznam). To obvykle vede k požadavku většího dimenzování umělého osvětlení a též k podstatnému prodloužení doby jeho používání. Tedy investičně se tento postup jeví jako výhodný (jde o to, o kolik bude dražší bohatěji dimenzované umělé osvětlení a kolik se ušetří za menší osvětlovací otvory). Ale provozně je to vždy nákladnější řešení, neboť úspory za energii potřebnou k vytápění, větrání nebo chlazení, popř. klimatizaci, jsou vždy menší než energie potřebná pro pokrytí zvýšené potřeby umělého osvětlení. Někdy je to ovšem nutnost z hlediska konstrukce objektu a s ohledem na okolní stínící objekty.

4. Požadavky na kvantitu denního osvětlení pod minimální hodnoty pro sdružené osvětlení již nelze dále snižovat, opět až na výjimky, neboť pak již jde o prostory „bez denního osvětlení“, ačkoliv objekt je vybaven osvětlovacími otvory pro denní osvětlení. Tyto prostory podléhají schválení státního dozoru, tedy správě hygienické služby, a projektant o nich nemůže sám rozhodnout.

Obr. 2. Waldramův diagram pro svislou rovinu ( viz Světlo č. 1/2002, str.18) – ilustrační obrázek

Zařazení vnitřních prostorů a jejich funkčně vymezených částí do zrakových tříd, stanovení potřebné hodnoty č. d. o., požadavek na jeho rovnoměrnost a ochranu před oslněním lze vyčíst z již citovaných norem. Tedy situace se zdá jednoduchá, jen je třeba se zorientovat.

Ale při použití v praxi se zjistí, že to není zas tak snadné. Podívejme se třeba na návrh osvětlení nově projektované budovy, např. na zelené louce. Vše je snadné až do chvíle, kdy by měl být brán zřetel na potenciální budoucí výstavbu okolí. V tu chvíli nelze najít legislativně srozumitelný návod, jak na to. Dalším příkladem je posouzení vlivu stínění stavěného objektu na okolní budovy. Podle dnes platné legislativy je v tomto případě třeba znát všechny podrobnosti stavebního řešení interiérů okolních budov; vznikne problém je obstarat a verifikovat. Jinak než výpočtem vnitřních parametrů denního osvětlení v potenciálně stíněných prostorech nelze oficiálně prokázat vliv stínění. Zde se mohou projevit individuální vnitřní úpravy nebo poddimenzování denního osvětlení, zejména v bytech, které mohou zásadně omezit další výstavbu v okolí.

Je tedy zřejmé, že současná metodika hodnocení denního osvětlení uvnitř budov má trhliny, které mohou být tak zásadní, že mohou vyvolat „neřešitelné“ soudní spory.

Navrhuji proto vytvořit nová pravidla, jak se chovat při navrhování a hodnocení denního osvětlení. Soudím, že je nutné věnovat se těmto problémům:

1. Definice vlivu budoucí okolní zástavby např. procentuální rezervou vypracovat tak, aby bylo možné počítat s další výstavbou v okolí. Ten, kdo ji při návrhu denního osvětlení budovy nedodrží, nebude mít při další okolní výstavbě nárok na dodržení vyhovujícího denního osvětlení. Přitom je nutné rozlišit situace staveb na rozsáhlých vlastních pozemcích od situací staveb v okolí cizích pozemků.

2. Pravidla pro hodnocení zastínění denního osvětlení v definovaných bodech na fasádě okolních budov (v místech jejich osvětlovacích otvorů) a také na hranicích okolních stavebních pozemků.

3. Přechodné pravidlo pro objekty budované podle dřívějších metodik upravit tak, aby nebyla zbytečně omezována nová výstavba. Naproti tomu musí platit pravidlo, že každý má právo na denní osvětlení.

4. Podrobné hodnocení denního osvětlení v jednotlivých vnitřních prostorech ponechat podle původních pravidel.

Velmi zajímavým směrem se vydali na Slovensku, kde byla inovována STN 73 0580-1 změnou 2 z 10/2000 a zcela přepracována STN 73 0580-2, platná od 10/2000. Zde je stanoven tzv. ekvivalentní úhel stínění v definovaném bodě vnějšího pláště budovy, popř. na určené stavební čáře (na zatím prázdných stavebních pozemcích), na bázi Waldramova diagramu s měřítkem elementárních ploch stínění a k tomu diagram určující ekvivalentní úhel stínění podle množství zastíněných elementárních ploch z Waldramova diagramu. Přitom jsou pro charakteristické situace stanoveny horní hranice ekvivalentních úhlů stínění.

Takto se velmi účelně obchází problematika „získání podkladů a jejich verifikace stávajících objektů, použití malých oken a vnitřního stínění“. Zůstane tak zcela na stavebníkovi (tedy jeho projektantovi), jak naloží s „omezenou„ dávkou denního světla a její distribucí dovnitř místností. Dále lze snadno zaměřit potřebná kontrolní místa přímo na fasádě nebo na hranicích stavebního pozemku bez další účasti úředníků stavebních úřadů. Tak se také může stanovit míra budoucího zastínění projektovaného objektu s ohledem na budoucí zástavbu.

Obr. 3. Polohy slunce na obloze pro jednotnou průměrnou polohu pro ČR – zeměpisná šířka 50 S, zeměpisná délka 15 V – ilustrační obrázek

Tento systém je poměrně dobře popsán matematicky, a není tedy ani velký problém provést algoritmizaci pro počítačové řešení.

Uvedená metodika má i svá úskalí, např. nerespektuje odrazné vlastnosti stínících překážek, nelze použít pro „šikmá okna„ (obvykle ve střešním plášti) aj. Myslím, že slepé „přeložení do češtiny„ by nebylo ani vhodné, naopak by bylo dobré určit jen meze s ohledem na druhy osvětlovacích systémů (boční, horní, kombinované a světlovody) a vlastní řešení ponechat na projektantech nebo posuzovatelích.

Lze si jen přát, aby tvůrci nových ČSN ohledně denního osvětlení vzali na vědomí tyto problémy a pokusili se uvést v život méně závislý, a tím objektivnější systém hodnocení denního osvětlení.

Proslunění a oslunění

Jde o působení slunečního záření ve vnitřním prostoru, a to zejména v obytných místnostech budov, tedy proslunění, nebo o působení slunečního záření na venkovních, zejména rekreačních plochách, tedy oslunění.

Oblast problematiky je popsána ČSN 73 4301 pl. 06/2004 a její změnou Z1 z 07/2005. Zmíněná norma není závazná, ale jejich použití je vyžadováno několika zákony, jejich vyhláškami a nařízeními vlády.

Citovaná norma obsahuje všechny náležitosti, které je nutné dodržet při kontrole proslunění obytných budov nebo oslunění venkovních zařízení. Požadavky je nutné chápat z hygienického hlediska jako minimální, jiná hlediska nelze v podstatě uplatňovat.

Problematika proslunění a oslunění je podstatně jednodušší, než je tomu u denního osvětlení. V podstatě jde o geometrickou úlohu řešící vzájemnou polohu slunce a překážek v čase vzhledem k pevnému bodu. U proslunění je tento bod stanoven na prosvětlovacím otvoru za určených okrajových podmínek. U oslunění není přesný bod definován, ale v normě je použit poněkud nepřesný opis podmínek.

Od proslunění místností se odvíjí hodnocení proslunění celého obytného souboru.

Inovovaná norma a její změna přinesly určitá zjednodušení, která lze jen uvítat.

Z aplikací v praxi bych rád upozornil na tyto problémy:

1. V praxi je mnohdy znám jen „diagram zastínění“ jako jediná metoda hodnocení proslunění. Tato metoda se legislativně nijak neupřednostňuje; jsou naopak situace, kdy je tato geometrická aplikace dosti nepřesná. Naopak primitivní geometrie použitá při vložení stínící překážky do denních čar slunce na obloze je často mnohem přesnější a také lépe vypovídající o stavu stínění.

2. Některé stavební úřady ve své horlivosti požadují hodnocení proslunění a oslunění ve zcela nesmyslných prostorech. Bohužel jim k tomu nahrávají nevhodné formulace ve vyhlášce 137/98 Sb., konkrétně §24, který je podle mého názoru nutné přepracovat.

Systém nevykazuje zásadní chyby, takže zbývá co nejdříve odstranit legislativní nepřesnosti.