Nová norma pro denní osvětlení budov

V loňském roce byla do českých technických norem zavedena nová evropská norma ČSN EN 17037 Denní osvětlení budov. Platí pro všechny prostory, které mohou být po delší dobu pravidelně užívány lidmi, s výjimkou případů, kdy je použití denního světla vyloučeno. Nová norma definuje parametry pro hodnocení denního osvětlení, obsahuje principy pro výpočet a ověřování těchto parametrů, ale neobsahuje požadované hodnoty těchto parametrů. Denní osvětlení hodnotí podle čtyř hledisek:
- příspěvek denního světla,
- výhled,
- doba proslunění,
- ochrana před oslněním.

Norma tedy sice neobsahuje požadavky, ale obsahuje doporučené hodnoty parametrů, kterými se zmíněná hlediska hodnotí. Doporučené hodnoty jsou uvedeny pro tři úrovně (minimální, střední, velká). I přes to, že jsou hodnoty parametrů doporučené, v normě je uvedeno, že minimální úroveň parametrů má být zajištěna.

1. Příspěvek denního světla

Denní světlo významně přispívá k naplňování potřeb souvisejících s osvětlením ve všech typech budov. Pro zajištění dostatečného denního osvětlení v průběhu roku musí mít osvětlovací otvory odpovídající plochu. Při hodnocení příspěvku denního světla se zohledňuje dostupnost denního světla v daném místě a vlastnosti prostoru.

1.1 Požadavky a metody kontroly

Základním parametrem pro hodnocení příspěvku denního světla je hodnota osvětlenosti od denního světla na srovnávací rovině. U prostorů se svislými, šikmými a vodorovnými osvětlovacími otvory se za prostor s vyhovujícím denním světlem považuje prostor, v němž je dosaženo cílové hodnoty osvětlenosti ET (lx) na části srovnávací roviny uvnitř prostoru nejméně po polovinu doby s denním světlem. V prostorech se svislými nebo šikmými osvětlovacími prostory musí být na srovnávací rovině navíc splněna i hodnota minimální cílové osvětlenosti ETM (lx). Srovnávací rovina se umísťuje do výšky 0,85 m nad podlahou, není-li uvedeno jinak. Kontrolní body se umísťují v síti kontrolních bodů, jejíž parametry jsou uvedeny v normě. Příspěvek denního světla lze určit pomocí dvou metod.

1.1.1 Metoda výpočtu osvětlenosti na srovnávací rovině (metoda 2)

Tato metoda je založena na výpočtu osvětleností od denního světla v definovaných kontrolních bodech, v hodinovém (popř. kratším) intervalu v průběhu roku při oblohových a slunečních podmínkách vycházejících z klimatických údajů pro dané místo. V případě, že je řešený prostor vybaven pohyblivými stínicími prvky (např. žaluzie), jejich vliv je zohledněn dynamickým modelováním v rámci výpočtu.

Pro prostory se svislými nebo šikmými osvětlovacími otvory nemají být osvětlenosti na 50 % srovnávací roviny menší než cílová osvětlenost ET (např. 300 lx) a na 95 % srovnávací roviny menší než minimální cílová osvětlenost ETM (např. 100 lx) po dobu 2190 h, tj. poloviny roční doby s denním světlem. Pro prostory s vodorovnými osvětlovacími otvory nemají být osvětlenosti na 95 % srovnávací roviny menší než cílová osvětlenost ET (např. 300 lx) po dobu 2190 h (tab. 1).

Tab. 1. Doporučené hodnoty ET a ETM zajištěné nejméně po polovinu doby s denním světlem

1.1.2 Metoda výpočtu činitele denní osvětlenosti (metoda 1)

Tato metoda je založena na předpokladu, že poměr mezi vnitřní a venkovní osvětleností je konstantní. Příspěvek denního osvětlení se hodnotí činitelem denní osvětlenosti (D) za předpokladu zatažené oblohy (typ 1 nebo typ 16) podle ISO 15469:2004. Činitele denní osvětlenosti se počítají na srovnávací rovině v síti kontrolních bodů. Pohyblivé stínicí prvky se při výpočtu neuvažují.

Pro použití uvedené metody je třeba z cílových a minimálních cílových osvětleností stanovit cílové a minimální cílové činitele denní osvětlenosti D_T a D_TM. Pro jejich stanovení je nejprve zapotřebí určit medián oblohové vodorovné osvětlenosti E_v,d,med, což je osvětlenost vytvořená oblohovým světlem na vodorovném zemském povrchu, vyskytující se po polovinu doby s denním světlem (2190 h) v průběhu roku. Tento medián se určí ze standardizovaných klimatických souborů (např. EnergyPlus), které obsahují roční časové řady 8760 hodinových hodnot oblohové vodorovné osvětlenosti. Počet hodin s denním světlem se určí sestupným seřazením 8760 hodnot oblohových vodorovných osvětleností, ze kterých se následně oddělí prvních 4380 hodinových hodnot. Medián oblohové vodorovné osvětlenosti je v polovině této řady. U vodorovných osvětlovacích otvorů s difuzními materiály přispívá k dennímu osvětlení budov také sluneční světlo. Pro takové případy je třeba stanovit medián globální vodorovné osvětlenosti E_v,g,med. Tento medián se stanoví stejným postupem jako medián oblohové vodorovné osvětlenosti s tím, že se použijí klimatické soubory hodinových hodnot globální vodorovné osvětlenosti. Hodnoty mediánu oblohové i globální vodorovné osvětlenosti závisejí na zeměpisné poloze. Pro Prahu jsou tyto hodnoty
E_v,d,med = 14900 lx a E_v,g,med = 17400 lx.

Hodnoty D_T a D_TM pro osvětlovací otvory s čirým zasklením pro Prahu se určí ze vztahů:

Hodnoty D_T a D_TM pro vodorovné osvětlovací otvory s výplní z difuzního materiálu pro Prahu se určí ze vztahů:

Pro prostory se svislými nebo šikmými osvětlovacími otvory nemají být činitele denní osvětlenosti na 50 % srovnávací roviny menší než cílový činitel denní osvětlenosti D_T (např. 2 %) a na 95 % srovnávací roviny menší než minimální cílový činitel denní osvětlenosti D_TM (např. 0,7 %). Pro prostory s vodorovnými osvětlovacími otvory nemají být činitele denní osvětlenosti na 95 % srovnávací roviny v závislosti na typu výplně menší než cílový činitel denní osvětlenosti D_T (tab. 2).

Cílové a minimální cílové osvětlenosti a činitele denní osvětlenosti nejsou veličiny, ale limitní hodnoty, činitele denní osvětlenosti, kterých má být dosaženo v určitém počtu kontrolních bodů (50 %, 95 %), aby byl příspěvek denního osvětlení vyhovující.

Tab. 2. Doporučené hodnoty DT a DTM pro zeměpisnou polohu Prahy

1.2 Ověřovací postupy

Příspěvek denního světla je možné ověřit dvěma způsoby: počítačovým programem nebo terénním měřením. Při kontrole počítačovým programem se vytvoří reprezentativní model prostoru zohledňující důležité parametry, které dostatečně reprezentují skutečnou, dokončenou budovu. Kontrolu na místě ve skutečné dokončené budově lze provést měřením rozložení činitele denní osvětlenosti s využitím dvou luxmetrů. Měří se v síti kontrolních bodů na srovnávací rovině.

2. Výhled

Výhled z interiérů budov nabízí vizuální spojení s exteriérem a zprostředkovává informace o venkovním prostředí, klimatických podmínkách a denní době. Kvalitní výhled přispívá ke snížení únavy související s pobytem lidí ve vnitřních prostorech.

2.1 Požadavky a metody kontroly

Výhled se posuzuje v kontrolních bodech funkčně vymezené oblasti, kde se nacházejí lidé. K jeho hodnocení se pro vodorovné a šikmé osvětlovací otvory používají parametry uvedené v tab. 3.

Umístění srovnávací roviny nad podlahou je 1,2 m pro sedící pozorovatele a 1,7 m pro stojící pozorovatele. Výsledná úroveň výhledu je dána podle parametru s nejnižším hodnocením. Výhled se považuje za vyhovující, jestliže je dosaženo minimální úrovně, tedy minimální hodnoty vodorovného úhlu a délky výhledu a výhled ze 75 % plochy funkčně vymezené oblasti obsahuje minimálně vrstvu krajiny. Současně šířka výhledu odpovídá minimální úrovni. Vedle uvedených parametrů se požaduje, aby zasklení výhledového otvoru zjišťovalo jasný, nerušený a barevně nezkreslený výhled.

Tab. 3. Doporučené parametry pro hodnocení výhledu a jejich hodnoty

2.2 Ověřovací postupy

Výhled lze ověřovat dvěma metodami. U první, zjednodušené metody se posuzují parametry uvedené v tab. 3 v kombinaci s požadavky na minimální šířku výhledu. U složitých osvětlovacích otvorů nebo u více osvětlovacích otvorů se používá pokročilá (tzv. projekční) metoda, založená na ekvidistantní projekci, kterou lze vytvořit fotoaparátem, počítačovým programem nebo ruční kresbou.

3. Doba proslunění

Doba proslunění je důležitým kritériem kvality vnitřního prostředí a je to doba, během které pro referenční den v roce při jasné obloze dopadá do prostoru přímé sluneční světlo. Minimální doba proslunění má být zajištěna v bytech v nemocničních pokojích a v mateřských školách (místnosti pro dětské hry). Při hodnocení proslunění bytu se doporučuje, aby minimální doba proslunění byla zajištěna alespoň v jedné obytné místnost bytu.

3.1 Požadavky a metody kontroly

Doba proslunění se posuzuje pro každý osvětlovací otvor v kontrolním bodě P umístěném na vnitřní rovině osvětlovacího otvoru. Kontrolní bod se umísťuje do středu šířky osvětlovacího otvoru. Výška kontrolního bodu je minimálně 1,2 m nad podlahou a 0,3 m nad parapetem. Pro ověření možnosti dopadu slunečních paprsků do kontrolního bodu ve vybraný den je třeba z tohoto bodu určit viditelnou část oblohy. K tomu je zapotřebí popsat okolní stínící překážky i konstrukční prvky uvažované fasády. Přímé sluneční světlo má dopadat do kontrolovaného prostoru v určený den mezi 1. únorem a 21. březnem při jasné obloze po stanovenou dobu. Doba proslunění se považuje za vyhovující, je-li dosaženo její hodnoty pro minimální úroveň (tab. 4). Pro kontrolu doby proslunění lze v praxi použít počítačový program nebo ruční geometrické nástroje.

Tab. 4. Doporučené hodnoty doby proslunění

3.2 Ověřovací postupy

Ověřování na místě lze provést pomocí geometrických měření nebo fotografií z kontrolního bodu (P). Nejjednodušší je použití fotoaparátu s objektivem typu „rybí oko“ s ekvidistantní projekcí umožňující překrytí diagramem slunečních drah.

4. Ochrana před oslněním

Oslnění je nepříznivý stav zraku způsobený jasnými částmi zorného pole s jasy výrazně vyššími, než je jas adaptační. V důsledku oslnění dochází k narušení zrakové pohody nebo ke snížení zrakového výkonu. U denního osvětlení je zdrojem oslnění přímé sluneční světlo nebo velké rozdíly jasu mezi světlými a tmavými částmi zorného pole.

4.1 Požadavky a metody kontroly

Míra oslnění denním světlem se kontroluje v prostorech se zrakovou náročností odpovídající čtení, psaní nebo práci na monitorech. Pro kontrolu ochrany před oslněním se používá parametr nazývaný pravděpodobnost oslnění denním světlem (DGP), který stanovuje podíl nespokojených pozorovatelů a zohledňuje jak osvětlenost v úrovni oka, tak i jednotlivé oslňující zdroje. Tuto kontrolu lze použít pouze v prostorech se svislými nebo šikmými osvětlovacími otvory. Pravděpodobnost DGP se určí ze vzorce:

kde: 
E_v  je svislá osvětlenost v úrovni očí v rovině kolmé k ose pohledu (lx),
L_s  jas oslňujícího zdroje (obloha, slunce) (cd/m²),
P  činitel polohy popisující zohledňující vliv polohy oslňujícího zdroje vzhledem k ose pohledu (–),
ω_s prostorový úhel vymezený oslňujícím zdrojem (sr),
i  počet oslňujících zdrojů (–).

Pro stanovení celkové míry oslnění je třeba prověřit časový roční výskyt oslnění. Situace, kdy oslnění překračuje stanovenou hodnotu DGP mají být omezeny na určitý podíl referenční doby užívání F_DGP,exceed, který je dán vztahem

kde:
t_ref  je referenční doba užívaní, roční doba používání kontrolovaného prostoru (h),
t_glare  doba překročení oslnění, doba v rámci referenční doby, po kterou DGP překračuje stanovenou hodnotu (h).

Referenční doba je stanovena od 8:00 do 18:00 od pondělí do pátku, tj. asi 2 607 h/rok. Pravděpodobnost oslnění denním světlem nemá přesáhnout stanovenou hodnotu po více než 5 % doby obsazenosti daného prostoru. Jestliže jsou DGP splněny pro definovaný čas pro nejnepříznivější místo v kontrolovaném prostoru, je ochrana před oslněním vyhovující v celé funkčně vymezené oblasti. Ochrana před oslněním se považuje za vyhovující, když hodnota DGP pro minimální úroveň není v průběhu roku v dané místnosti překročena po dobu delší, než odpovídá 5 % referenční doby, tj. asi 130 h/rok. Doporučené hodnoty DGP jsou uvedeny v tab. 5.

Zmíněný postup lze použít pouze v případě, kdy je modelován roční průběh denního světla v hodinovém intervalu na základě klimatických modelů. Pro případ, že se roční průběh denního světla nemodeluje, lze použít zjednodušenou metodu pro roční hodnocení oslnění. Tuto metodu je možné použít pro svislé osvětlovací otvory a pro určité typy zařízení protisluneční ochrany. Metoda je podrobně popsána v příloze E normy.

Tab. 5. Doporučené hodnoty pravděpodobnosti oslnění denním světlem

4.2 Ověřovací postupy

Ochrana před oslněním se ověřuje dvěma způsoby. První je zjednodušená metoda použitá pro kontrolu ochrany před oslněním. Druhá metoda je metoda kombinovaná. Při použití této metody se kombinuje terénní měření jasovou kamerou nebo luxmetrem a jasoměrem s výpočtem DGP. Její podrobnější popis je v příloze E normy.

Příspěvek popisuje požadavky a ověřovací postupy uvedené v normě ČSN EN 17037. V praxi je třeba splnit i další požadavky, uvedené ve vyšších právních předpisech, zejména ve vyhlášce č. 268/2009 Sb. a v nařízení vlády č. 361/2007 Sb., a doplňující požadavky v národních technických normách.