Venkovní osvětlovací soustavy a rušivé světlo

Ing. Tomáš Maixner, soudní znalec |

Jeden případ na úvod. Byl jsem jistou dámou požádán, abych ji podpořil v boji proti nadměrnému osvětlení jejího obydlí. Doložila svízelný stav i fotografiemi. Ač vím, že fotografie je zcela nevěrohodná, uvěřil jsem, protože dáma v telefonu zněla věrohodně. Na ukázku jedna ze zaslaných fotografií (obr. 1). Vlevo tak, jak jsem ji obdržel. Vpravo upravená tak, jak situace vypadá v reálu. Přesněji řečeno, upravená je ta levá, pravá je navrácená do původního stavu.

Na místě jsem zjistil, že nejvyšší hodnota osvětlenosti na jejím obydlí je 0,21 lx. To po započtení všech korekcí, připočtení kladné odchylky nejistoty měření a po přepočtu na časově počáteční stav. To znamená, že hodnota ve skutečnosti nemůže být v žádném případě vyšší. Vždy se rušivé účinky světla posuzují pro počáteční stav, kdy je situace nejvíce obtěžující. Uvedená hodnota by vyhověla i v environmentální zóně E1 v době mimo noční klid. Domek leží v zóně E2, kde je v době nočního klidu vyhovující osvětlenost téměř pětinásobná – 1 lx, a mimo tuto dobu dokonce 5 lx.

Fotografii lze snadno upravit tak, aby ukazovala, co si upravovatel přeje. Proto ji není možné považovat za nějak průkaznou. Zejména ne když nejsou známé okolnosti jejího vzniku, není známa citlivost, doba expozice, clona. Takových fotografií lze nalézt na webech ekologických aktivistů desítky.

Není možné spoléhat ani na oko, na „okometrické“ hodnocení. Ano, tento termín se používá, byť ho ve slovníku světelné techniky nalézt nelze. Kdyby alespoň subjektivní hodnocení…

Oko je neskutečně přizpůsobivé. Není možné prohlásit, že je někde určitá hladina osvětlenosti. Stejně jasný (osvětlenost oko nevnímá) je noční stolek osvětlený nějakým svítidlem. Bez ohledu na to, zda je večer, nebo noc. Zvečera je oko adaptováno na relativně vysoké jasy, takže nevyhodnotí stránku v knize jako oslňující (i když záleží na obsahu strany, ale to není záležitost vidění). Při nočním probuzení by byla jasnost oné stránky nesnesitelná. Když v noci procházím bytem, vrhám na stěnu stín vyvolaný světlem vyzářeným číslicí 9 na dvířkách vinotéky. A to ve „světelně zašpiněné“ Praze. Nemyslím, že jsem schopen to rozlišit proto, že je vyzařované světlo „toxicky“ modré. Je tomu tak proto, že mám zrak adaptovaný na tmu.

Dosavadním textem jsem chtěl toliko zdůraznit, že vliv světla není možné hodnotit subjektivně, ale pouze s použitím přístrojů. To není „chytrý“ mobil, kterým nelze měřit ani orientačně. Táž aplikace v tomtéž typu telefonu ukazuje hodnoty lišící se v desítkách procent. Nelze použít ani přístroj zakoupený v hobby marketu nebo u „seriózního“ asijského výrobce (nejen asijského). Je možné použít pouze kvalitní, kalibrované přístroje. Což není kdejaký přístroj. Ale to bychom zašli někam jinam. Tento text není o pravidlech měření, ale o vyhodnocení naměřených hodnot.

Obr. 1. Vlevo je záběr „dokládající“ nadměrné osvětlení domu, vpravo realita; není problém upravit fotografii podle potřebného výsledku

Kritéria posouzení

Požadavky na omezení rušivých účinků světla jsou uvedeny v řadě dokumentů. Je to národní technická norma ČSN P 36 0455 [1], v současné době v revizi (již čtvrtým rokem). Známé TKP-15 [2] a evropská technická norma ČSN EN 12646-2 [3]. A v prapůvodních zdrojích, jako jsou dokumenty CIE [5], [6], [8] nebo nařízení Evropské komise [7]. Dokumenty CIE (Mezinárodní organizace pro osvětlení) jsou podkladem pro tvorbu technických norem.

V jiných materiálech jsou uvedena odlišná kriteria. Ta však nepovažuji za dostatečně kvalifikovaně zpracovaná, aby bylo možné na jejich základě rozhodovat o vlivu světla na noční prostředí. Žel jsou obecně známé. Nevidím důvod dále šířit pochybnou slávu různých příruček, byť posvěcených nejvyššími místy. Podíleli se na nich aktivisté v těžkém střetu obchodního zájmu nebo bezohledně prosazující své hobby. Ze strany světelných techniků se na nich podíleli buď „experti“ samozvaní, nebo loajální k vrchnosti.

Vycházet tedy budu z materiálu [1] doplněného v [2]. Zejména u [1] vycházím ze znění současného, nikoliv budoucího. Budoucí nemohu ovlivnit. Zpracování normy mi bylo odebráno (aniž bych o tom byl spraven) a nadále mám jen poradní hlas. Ten však sotva bude vyslyšen. Nejen můj. Technická normalizační komise při normalizačním úřadu (TNK) je totiž pouze poradní sbor. A na jeho doporučení se v případě vyššího zájmu nedbá. Co víc, byla ustanovena nová TNK složená z vybraných loajálních členů. Ta má za úkol přivést na svět normu podle politického zadání.

Jen připomenu, že se všechny posuzované hodnoty vztahují k nejméně příznivé situaci. To znamená, že se naměřené hodnoty musí přepočítat na počáteční stav (MF = 1), kdy jsou svítidla nová, čistá, stejně tak i světelné zdroje. Nezanedbatelné je i to, že se k měření používají přístroje s čidly přizpůsobenými fotopické spektrální citlivosti lidského oka. Přístroje kalibrované na skotopické vidění jsou oblíbeným způsobem klamání zákazníků ze strany nesolidních dodavatelů.

Připadá mi naprosto zvrácená a neodpustitelná také snaha zneužít současnou pandemii k vlastním sobeckým zájmům. Tím myslím výzvy k zhasínání osvětlení památek s policejní hodinou. V době, kdy se mnohým hroutí životní jistoty, odebrat i to málo, co lidi může povzbudit. Ačkoliv to bylo v době zákazu nočního vycházení, přece bylo možné vyhlížet z oken. Mám výhled na Prahu, tak jsem ke své úlevě zjistil, že se naštěstí nechalo zmanipulovat jen málo institucí.

Jen na okraj – probleskují zprávy, že za současnou pandemii může noční umělé osvětlení. Tak ne 5G!

Co a kdy?

Podle [3] se posuzují parametry obsažené v tab. 2. V té jsou uvedeny přípustné limity rušivého světla zaručující minimalizaci potíží pro osoby, flóru a faunu. Budu k ní mít výhrady.

V tabulce jsou uvedena jednotlivá kritéria pro dobu nočního klidu a mimo noční klid (kde to má smysl). V případě, kdy se neuplatňuje noční omezení, nesmí být vyšší hodnoty nikdy překročeny a přísnější (předepsané pro dobu nočního klidu) se mají upřednostnit.

V některých případech nelze uvedená pravidla jednoduše splnit pro dobu nočního klidu jinak než vypnutím osvětlovací soustavy. Například svítivost v zóně E1. Jak jsem již ukázal, některé požadavky jsou překonány. Je to především podíl horního toku, kdy je v E1 požadována jeho nulová hodnota (s dále zmíněnou výjimkou). Ale je to i svítivost.

Tab. 2. Přípustné maximum rušivého světla ve venkovních osvětlovacích soustavách podle ČSN EN 12464-2 [3]

Jednotlivé zóny životního prostředí (environmentální) jsou charakterizovány následovně:
E1: oblasti obzvláště tmavé (národní parky nebo chráněná území)
E2: oblasti s nízkým jasem (průmyslové nebo obytné venkovské oblasti)
E3: oblasti se středním jasem (průmyslové nebo obytné oblasti na okrajích měst)
E4: oblasti s vysokým jasem (centra měst a obchodní zóny)

Osvětlenost na objektech

Normou není definována pozice, pro kterou se tento parametr má vyhodnocovat, ale je zřejmé, že jde o osvětlenost oken. To proto, že kdyby šlo o osvětlenost vlastního průčelí, poslední požadavek na průměrný jas fasád budov by postrádal smysl. Šlo by o duplicitní požadavek, který by byl navzájem v rozporu. Ostatně nikoho z obyvatel domu nebude v běžných situacích rušit světlo na průčelí, ale světlo, které proniká přímo do příbytku. A to je závislé na osvětlenosti okna.

Jestliže by byla maximální přípustná osvětlenost překročena, je nutné hledat opatření, jak ji omezit na přijatelnou hodnotu. Například snížením světelného toku osvětlovací soustavy nebo úpravou umístění či směrování jednotlivých svítidel.

Svítivost svítidla

Rozumí se svítivost v potenciálně rušivém směru. Smyslem tohoto omezení je zabránit nadměrnému pronikání světla do citlivých míst. To může být např. kopule hvězdárny, řídicí věž na letišti apod. V běžných případech není třeba ji posuzovat. Je však třeba podotknout, že jde o nesmyslný požadavek, protože svítivost a rušivý účinek světla spolu nekorespondují. V návrhu revize technické normy ČSN P 36 0455 [1] jsem jej vypustil, zda zmizí skutečně, už ovlivnit nemohu.

Má to logické opodstatnění – působení svítivosti na pozorovatele je závislé na vzdálenosti zdroje světla od něho. Zdroj o malé svítivosti v bezprostřední blízkosti vadí nesrovnatelně více než velmi silný zdroj světla ve velké vzdálenosti. Například zdroj o svítivosti 1 cd ze vzdálenosti 1 m vyvolá v místě oka pozorovatele osvětlenost 1 lx. Ale velký zdroj, např. s 1 000krát vyšší svítivostí a vzdáleností (1 000 cd ve vzdálenosti 1000 m), vyvolá v místě oka osvětlenost pouhou tisícinu luxu, která je v podstatě nepozorovatelná. Ještě mnohem „škodlivější“ je Měsíc v úplňku. Jeho svítivost je zhruba 4 × 10¹⁶ cd. Nechci dopočítávat svítivost hvězd.

V poslední verzi doporučení CIE [5], ze kterého technické normy vycházejí, je toto kritérium nahrazeno stanovením přípustné svítivosti na vzdálenosti velikosti svítící plochy a na vzdálenosti k pozorovateli. Je tak zavedeno jakési zjednodušené kritérium oslnění, které již smysl má. Opět jde o materiál, který nelze rozebrat podrobně zde, vyžaduje samostatné pojednání.

Podíl horního toku

Neboli „horní účinnost svítidla“, což je podíl světelného toku vyzářeného nad svítidlem nad vodorovnou rovinu. V evropském nařízení [7] byl poprvé uveden požadavek na horní účinnost svítidla na základě rozumu, s ohleduplností k nočnímu prostředí. Řada prací dokazuje, že není tzv. plně cloněné svítidlo zárukou minimalizace rušivého světla. Pod tlakem aktivistů se neustále řeší množství světla, které zvyšuje závojový jas oblohy, místo toho, aby se vliv světla na životní prostředí řešil komplexně. Ono totiž není rušivé jen světlo, které uniká do horního poloprostoru, ale i to, které dopadá tam, kde není žádoucí – např. mimo osvětlovanou komunikaci a její okolí (viz [4]). Nehledě na to, že světlo se odráží, a tedy i k obloze. Čím víc je svítidlo cloněno, tím horší má vlastnosti, tím nižší činitel využití. Takže je nutné nainstalovat větší světelný výkon a do prostoru se dostává větší množství světla. To se odráží, takže v důsledku mohou být „plně cloněná“ svítidla příčinou vyššího jasu oblohy, než k jakému by došlo při použití svítidel, která malou část emitují do horního poloprostoru přímo.

Avšak nelze posuzovat vliv osvětlovací soustavy pouze z pohledu rušivých účinků světla. Dopad „plně cloněných“ svítidel je i energetický. Tedy vyšší zátěž životního prostředí. To není jen větší produkce CO₂, ale obecně nadvýroba. Je nutné vyrobit větší počet svítidel a sloupů, větší počet betonových základů… nebo svítidel s vyšším příkonem na vyšších stožárech. A také vše dopravit. To vše zatěžuje životní prostředí, a proto je nezbytné posoudit osvětlovací soustavy komplexně.

Je tedy žádoucí clonit svítidla s rozumem – jak je uvedeno v tab. 1. Návrhová poloha je skutečná poloha svítidla v reálné osvětlovací soustavě – svítidlo nemusí být upevněno vodorovně; třeba proto, aby se zajistila na vozovce dostatečná rovnoměrnost osvětlení.

Tab. 1. Maximální přípustná horní účinnost svítidla v návrhové poloze (ULOR)

V oblastech, kde je ve společenském zájmu důležité omezit množství světla emitovaného do nočního prostředí, je přípustná hodnota stále do 1 %. Mezi takové oblasti patří význačné přírodní rezervace, v nichž by světlo prokazatelně nepříznivě ovlivnilo život. Patří sem rovněž astronomické observatoře národního a mezinárodního významu. To je u nás Ondřejov, popř. Kleť.

Uvedené mezní hodnoty nejsou považovány za nepřekročitelné. V odůvodněných případech je to možné. Třeba tam, kde se prokáže, že nedodržení hodnot uvedených v tabulce vede ke snížení zátěže nočního prostředí umělým světlem. Nebo kde je to žádoucí z urbanistického nebo architektonického hlediska. Je nesmysl omezovat světelný tok do horního poloprostoru v případě, kdy šíření světla zabrání městská zástavba. Bezohledné omezení světla do horního poloprostoru nepomáhá životnímu prostředí a degraduje noční prostor. Jak by to vypadalo v případě historického centra města, je zřejmé z obr. 2.

Ke kultuře naší doby nepatří jen hvězdy na obloze, ale i nasvětlení památek a osvětlení prostoru s důrazem na zrakovou i psychickou pohodu.

Dlužno podotknout, že v [5] je uvedena i nulová hodnota, kterou jsem zmínil jako neprůkaznou z pohledu míry celkového světelného toku vyzářeného k obloze. Hodnota je však platná pro nově zavedenou environmentální zónu E0. Ta je definována jako „Skutečně tmavé“ oblasti a jako příklad jsou UNESCO Startlight Reserveres nebo IDA oblasti temné oblohy. Žádná taková oblast v ČR neexistuje [8]. Sice je několik oblastí „temné“ oblohy vyhlášeno, avšak důvody jsou poněkud jiné než ochrana temných oblastí. Protože kdyby o to skutečně šlo, první by měla být oblast Novohradských hor, kde se nachází nejtmavší lokalita v republice. Není. Kdo by se táhl takovou dálku?! To ji raději zřídili aktivisté v místech, kde je nějaký snaživý amatérský hvězdář.

V ČR tedy neexistuje lokalita, kde by byla CIE doporučena nulová hodnota podílu horního světelného toku. I kdyby byla, doporučoval bych postupovat podle [1], resp. [2], tedy stanovit dopad na životní prostředí pro různé osvětlovací soustavy a vybrat tu nejvhodnější. Což ostatně platí i v jiných případech citlivých lokalit (E1).

Obr. 2. Vlevo ulice osvětlená „škodlivými“ svítidly, vpravo osvětlení „ekologické“

Průměrný jas fasády

Je to jas fasády úmyslně osvětlované nebo svítící. Je předepsána pouze jedna hodnota, takže platí v době nočního klidu i mimo něj. Výpočtem se stanoví ze znalosti osvětlenosti povrchu průčelí E, přitom se předpokládá, že světlo odráží rovnoměrně rozptylně (s činitelem odrazu). Potom pro stanovení jasu L_B platí vztah:

V případě, že sama fasáda je zdrojem světla, posuzuje se jiným způsobem. Je to již značně složitější, protože záleží na směrování světla a místě pozorování. Je-li známa fotometrická plocha svítivosti, je možné použít tento vztah platný pro svítidla:

kde:

I_γ je svítivost ve směru k pozorovateli,

S_γprůmět svítící plochy do tohoto směru.

Podobně se postupuje i v případě světelných reklamních obrazovek. Ty se však hodnotí jako informační znaky, kdy je přípustný jas vyšší než pro fasády budov.

(pokračování v příštím čísle)

Literatura:

[1]         ČSN P 36 0455. Osvětlení pozemních komunikací – Doplňující informace. 2017.
[2]         TKP-15. Technické kvalitativní podmínky staveb pozemních komunikací – kapitola 15 osvětlení pozemních komunikací. Min. dopravy, 2015.
[3]         ČSN EN 12464-2 (36 0450). Světlo a osvětlení – Osvětlení pracovních prostorů – Část 2: Venkovní pracovní prostory.
[4]         ČSN EN 13201-2:2016 (36 0455). Osvětlení pozemních komunikací – Část 2: Požadavky.
[5]         CIE 150:2017. Technical Report – Guide on the Limitation of the Effects of Obtrusive Light from Outdoor Lighting Installations. 2^nd Edition.
[6]         CIE 154:2003. The Maintenance of Outdoor Lighting Systems, IE 154:2003, ISBN 978 3 901906 24 4.
[7]         Nařízení Komise (ES) č. 245/2009 ze dne 18. března 2009, kterým se provádí směrnice Evropského parlamentu a Rady 2005/32/ES, pokud jde o požadavky na ekodesign zářivek bez integrovaného předřadníku, vysoce intenzivních výbojek a předřadníků a svítidel, jež mohou sloužit k provozu těchto zářivek a výbojek, a kterým se zrušuje směrnice Evropského parlamentu a Rady 2000/55/ES.
[8]         CIE 126/1997. Guidelines for miniming sky glow. CIE, 1997.
[9]         International Dark Sky Reserves. Dostupné z: https://www.darksky.org/our-work/conservation/idsp/reserves/