Rekonstrukce osvětlení stadionu E. Rošického

Rekonstrukce osvětlení stadionu E. Rošického

V současné době jsou v provozu nejen osvětlovací soustavy nové, které vyhovují požadavkům norem na osvětlování, ale samozřejmě také osvětlovací soustavy, které tyto parametry nesplňují. Následující odstavce se věnují rekonstrukci osvětlení plochy stadionu E. Rošického v Praze v červenci 2001, jež požadavkům zpřísněných norem také nevyhovovalo. Ke zlepšení parametrů osvětlení plochy a osvětlovací soustavy samé bylo přistoupeno z několika důvodů:

• nová norma ČSN EN 12193 z roku 2000, týkající se osvětlení sportovišť,
• nová technická doporučení FIFA s požadavky na výstavbu a modernizaci fotbalových stadionů,
• reprezentační fotbalové zápasy, mezinárodní atletické soutěže a účast fotbalových družstev v pohárových soutěžích,
• současná osvětlovací soustava vybavená svítidly firmy Siemens s halogenidovými výbojkami o příkonu 3 500 W je provozována déle než dvacet let.

1. Hlavní myšlenka rekonstrukce

Po dvaceti letech provozu je osvětlovací soustava zastaralá z hlediska fyzického i z hlediska morálního. Tento pohled vede k využití nové osvětlovací soustavy.

Do hry však vstupuje další nezanedbatelný činitel: ekonomický faktor – tedy nesrovnatelně nižší náklady na realizaci rekonstrukce i s přihlédnutím k vyššímu příkonu rekonstruované soustavy vůči nové osvětlovací soustavě.

Výsledkem zmíněných skutečností je hledání takového řešení, které sice není ideální, ale lze ho v rámci možností investora realizovat. To znamená, že bylo nutné svítidla rekonstruovat tak, aby se s minimálními náklady dosáhlo její co nejdelší životnosti a nejlepších světelnětechnických parametrů.

2. Posouzení stavu osvětlovací soustavy

Stav osvětlovací soustavy byl posouzen v pěti blocích:

• mechanická část,
• elektromechanická část,
• elektrická část,
• optická část,
• světelnětechnické parametry.

2.1 Stav mechanické části osvětlovací soustavy před rekonstrukcí

• hliníkový plášť svítidla – zachovalý,

• hliníkový rámeček svítidla – zachovalý,

• těsnění mezi rámečkem, pláštěm a sklem svítidla – zachovalé,

• mechanická ochrana skla – mřížka před sklem zašlá a částečně zkorodovaná – nutná výměna nebo pozinkování mřížky,

• železné třmeny na svítidlech – částečně zkorodované – nutná kontrola mechanické pevnosti a povrchová úprava,

• korozivzdorné boční uchycovací šrouby – v pořádku,

• korozivzdorné upevňovací spony rámečku – v pořádku,

• čistota svítidel – z vnitřku svítidel je nutné odstranit veškeré nečistoty, plechový držák patice – částečně zkorodovaný – doporučuje se výměna.

2.2 Stav elektromechanické části osvětlovací soustavy před rekonstrukcí

• patice E 40 – popraskané vymezovací kroužky, unavená (vypálená) pojistná pružina uvnitř patice – nutná výměna,
• rozváděče – nutná údržba šroubových spojů.

2.3 Stav elektrické části osvětlovací soustavy před rekonstrukcí

• jisticí prvky – nutná výměna,

• tlumivky – zapojené na hladinu napájecího napětí 380 V – nutné přepojit na druhou odbočku s napájecím napětím 400 V,

• kompenzace – kondenzátory zapojeny v bateriích po třech ke každému svítidlu – vzhledem k tomu, že areál disponuje ještě centrální kompenzací, nebyla výměna kondenzátorů požadována,

• kabelové rozvody – pomocí Cu lanek – v pořádku,

• zapalovače – vzhledem k morální zastaralosti a ne zcela stoprocentní spolehlivosti nutná výměna,

• vnitřní vodiče – vzhledem k dlouhodobému teplotnímu namáhání doporučena jejich výměna.

2.4 Stav optické části osvětlovací soustavy před rekonstrukcí

• sklo – velmi zašlé, v největší blízkosti výbojky až mléčné, částečky prachu a materiálu reflektoru vtaveny do skla; z toho vyplývá, že sklo nebylo možné očistit ani chemicky, ani mechanicky, ani ultrazvukem – nutná výměna skla,

• reflektor – u „kladívkovaného“ eloxovaného hliníkového plechu v oblasti nad výbojkou výrazně snížena odraznost vlivem vysokých teplot – nutná výměna válcové části reflektoru svítidla; boční části reflektoru zachovalé, a proto není nutné je měnit,

• výbojka – u výbojek nebylo možné dohledat dobu provozu – přibližně 50 % zdrojů původní OSRAM HQI – T 3500/D, zbytek výbojky TESLAMP RVI 3500 W (u výbojek OSRAM byl během dvacetiletého vývoje zvýšen světelný tok z 300 klm na 320 klm) – doporučeno kompletní nahrazení světelných zdrojů typy odpovídajícími požadavkům normy na barevný přenos TV,

• stínítko – oprýskaná černá barva – hliníkové stínítko třeba očistit a nastříkat černou samovypalovací barvou.

2.5 Měření světelnětechnických parametrů osvětlovací soustavy před rekonstrukcí
Z hlediska přenosu barevné televize je nejdůležitější parametr vertikální osvětlenost ve směru snímání kamery. Pro stadion E. Rošického je vzdálenost hlavní kamery od protilehlého konce hřiště 105 m. Této vzdálenosti odpovídá podle normy ČSN EN 12193 vertikální osvětlenost ve směru hlavní kamery přibližně 1 000 lx. Naměřená vertikální osvětlenost (tab. 1) tomuto požadavku nevyhovuje.

Tab. 1. Naměřené hodnoty osvětleností pro fotbalová utkání před rekonstrukcí osvětlovací soustavy

3. Osvětlování fotbalových stadionů (přenos barevné televize) podle ČSN EN 12193
Podmínky pro osvětlování stadionů a sportovišť jsou popsány v této nové, zpřísněné normě. Z hlediska přenosu barevnou televizí jsou podmínky, na něž se klade důraz, zpřísněny a rozšířeny:

• vzhledem k umístění kamer je pro snímání obrazu důležitější osvětlenost vertikální než osvětlenost horizontální. Minimální vodorovné osvětlení fotbalových stadionů pro nejvyšší soutěž požadované normou je E_av = 500 lx (viz ČSN EN 12193 str. 13, 25);

• osvětlení vertikální se odvíjí od maximální vzdálenosti snímání kamery. Bude-li se pro fotbalový stadion uvažovat maximální vzdálenost snímání 200 m, dostane se vertikální osvětlenost požadovaná normou na hodnotu 1 400 lx (viz ČSN EN 12193 str. 14);

• norma upravuje i rovnoměrnosti, jakých je třeba dosahovat ve vertikálních srovnávacích rovinách i v horizontální srovnávací rovině (viz ČSN EN 12193, str. 14, 15);

• velmi důležitým požadavkem osvětlení pro účely barevného přenosu je teplota chromatičnosti a index barevného podání světelného zdroje. Oba parametry se musí co nejvíce blížit hodnotám denního světla (viz ČSN EN 12193, str. 15).

Pro osvětlení fotbalových stadionů s možností barevného televizního přenosu vyhovují normám (z hlediska kvalitativních požadavků na teplotu chromatičnosti a index barevného podání a z hlediska kvantitativních parametrů světelného toku) pouze některé typy halogenidových výbojek s vysokým příkonem (1 000, 2 000, 3 500 W), vysokou teplotou chromatičnosti (výbojky s barvou světla blížící se světlu dennímu) a vysokým indexem podání barev R_a.

4. Odhad změn parametrů osvětlovací soustavy

Repasování svítidel – výměnou zašlých skel a matných reflektorů lze zvýšit účinnost svítidel o asi 15 % až 20 %.

Použití nových výbojek – použitím nových výbojek OSRAM HQI-T 3500/D lze dosáhnout zvýšení jmenovitého světelného toku (z původních 300 klm na 320 klm) o 6,6 %.

Přepnutí tlumivek na jmenovité napájecí napětí – přepnutím výbojek na jmenovité napětí se sníží světelný tok až o 10 % z důvodu optimalizace provozu výbojky (prodloužení doby života zdroje).

Z měření světelnětechnických parametrů a odborného odhadu změn parametrů osvětlovací soustavy byl stanoven počet svítidel potřebných pro posílení vertikální složky osvětlení ve směru hlavní kamery; jde tedy o čtrnáct světlometů s křivkami svítivosti obdobnými křivkám stávajících světlometů.

5. Výpočet osvětlovací soustavy pro splnění podmínek normy ČSN EN 12193

Parametry osvětlovací soustavy byly vypočítány na základě původních podkladů firmy Siemens (umístění a nasměrování dřívějších svítidel). K výpočtu byly použity parametry svítidla Metasport a. s. DSS 2000 W, osazeného stejnými halogenidovými výbojkami. Protože tato svítidla mají obdobné geometrické parametry a také křivku svítivosti, lze je použít i jako svítidla vhodná pro posílení vertikální složky ve směru hlavní kamery.

Výpočtem v programu WILS bylo stanoveno rozmístění a směrování nových svítidel s ohledem na dodržení předepsaných rovnoměrností. Primárním požadavkem však zůstávalo dodržení vertikální osvětlenosti ve směru hlavní kamery 1 000 lx. Tato podmínka byla počítána pro udržovací činitel 0,8.

6. Rekonstrukce osvětlovací soustavy

V rámci navržených opatření nebyla z pozice objednatele akceptována výměna všech zdrojů osvětlovací soustavy. Zdroje budou i nadále vyměňovány pouze individuálně. Proto bylo možné použít pouze 35 nových světelných zdrojů Teslamp RVI 3500 W z celkového počtu 250 svítidel. Pro osvětlení fotbalových přenosů bylo před rekonstrukcí použito 155 svítidel, jejichž počet byl po rekonstrukci zvýšen na 169. V tab. 2 je porovnání naměřených hodnot po rekonstrukci s hodnotami požadovanými normou a v tab. 3 porovnání stavu před rekonstrukcí a po ní.

Tab. 2. Porovnání naměřených hodnot s hodnotami požadovanými ČSN EN 12193

7. Závěr

Základním důvodem napsání tohoto článku bylo přiblížení diferencovaného stárnutí různých komponent, z nichž je sestaveno svítidlo, potažmo osvětlovací soustava. Za příklad byla zvolena soustava, která byla dvacet let vystavena venkovním vlivům ovzduší našeho hlavního města. Analogicky lze usuzovat na podobný průběh stárnutí komponent u obdobných osvětlovacích soustav. Velmi zajímavé bylo především omezení propustnosti krycích skel svítidel, způsobené zapékáním mechanických částeček do jeho povrchu. S teplotním namáháním také souvisí vypálený povrch reflektoru.

Tab. 3. Porovnání stavu osvětlovací soustavy před rekonstrukcí a po ní

Obnovením opotřebovaných částí lze dosáhnout světelnětechnických parametrů nových svítidel a prodloužit tak dobu života až o 100 % při výrazně nižších investičních nákladech.