Optimalizace výdajů na umělé osvětlení výrobní haly pomocí dutých světlovodů Solatube®

V průběhu historie člověk problematiku denního světla v obytných prostorech vždy řešil. Jediné, co se mění, jsou zařízení, která se k prosvětlení a proslunění používají. Dopad návrhu denního osvětlení stavby se nejen promítá do úrovně osvětlenosti, ale zároveň profiluje ráz budovy, určuje její mikroklimatické prostředí, a především pozitivně podporuje zdraví a zrakové podmínky člověka. Nelze opomenout ekonomický aspekt, protože denní světlo je stále tím nejvhodnějším, co lze budovám k prosvětlení poskytovat. Přesto praxe ukazuje, že je mnoho budov, které nemají světla dostatek. Článek se věnuje konkrétní hale v blízkosti Mariánských Lázní, ve které nebylo žádné denní osvětlení. Jde o právě dokončenou aplikaci světlovodů, zatím bez zjištěných provozních parametrů.

Původní stav výrobní haly

Plechová hala tvořená pláštěm i střechou z PUR panelů je určena pro výrobu velkých vzduchotechnických segmentů do průmyslu. Charakter vykonávaných svářečských prací vyžadoval kvalitní osvětlení. Osvětlení haly bylo původně zajištěno pouze 12 × 250 W indukčními výbojkami ve svítidlech 03-022 LVD od firmy Fedatex, která však nevyhovovala z hlediska intenzity osvětlenosti pracovních ploch ani teploty chromatičnosti světelného zdroje. Investor se rozhodoval mezi kompletní náhradou umělého osvětlení vhodnějším a prosvětlením prostoru denním světlem.

Obr. 1. Návrh pozic a počtu šestnácti světlovodů

Nová soustava umělých svítidel, nebo denní světlo?

Na pomyslných vahách tedy stála nová, vhodnější svítidla s nižší spotřebou, lepším výkonem a s vhodnou teplotou chromatičnosti a světlovody značky Solatube^® Sky Vault M74DS-740 m. Použitím nové soustavy svítidel by náklady rapidně klesly, ale jejich provozování by s sebou stále neslo určité finanční náklady na jejich provoz a údržbu. Výběr ovlivnila skutečnost, že i přes počáteční vyšší investici denní světlo nevytváří žádné dodatečné náklady a poskytuje potřebné navýšení hladiny osvětlenosti ihned, bez dalšího finančního zatížení investora.

Obr. 2. Spektrální prostup světla o vlnové délce od 250 do 2 500 nm

Návrh světlovodů

Z posouzení prostoru z hlediska požadavků norem vyplynulo, že nebude využíván jako trvalé pracoviště. Výpočet činitele denní osvětlenosti byl nahrazen statickým výpočtem, který prezentoval osvětlenost za průměrně jasné i zatažené oblohy (19 až 87 tisíc lx). Virtuální modelace v programu Dialux umožnila investorovi utvořit si představu o budoucí průměrné osvětlenosti v průběhu celého roku. Rozsah vypočtené osvětlenosti v tomto rámci byl 90 až 900 lx na rovině podlahy při výšce haly 7,5 m. Dalším faktorem, který určoval počet světlovodů, bylo i rozložení střešních PUR panelů na ocelových vaznících, které nebylo možné staticky příliš narušit.

Obr. 3. Hlavice světlovodu Solatube^® Sky Vault M74DS-740 mm na oplechování z TiZn

Proč světlovod, a ne světlík

Hlavní úlohou při zhotovování návrhu prosvětlovacích zařízení je nejen se vypořádat s potřebnou účinností systému pro vhodné množství světla, ale především zmenšit negativní dopady slunečního světla v podobě tepelných zisků. Problematika solárních zisků by v dobách vzrůstajících teplot měla být stejně důležitá jako hodnota tepelných ztrát budovy. Výhodou světlovodů Solatube^® je, že zabírají menší plochu prostupu střechou a díky principu převodu světla tubusem dokážou světlo efektivně přivést do budovy s menšími ztrátami než při konstrukčním řešení světlíku. Účinnější přenossvětla na menší ploše je dále podpořen použitím kopule odolné UVA/UVB/UVC v kombinaci s odrazným povrchem Spectraligt^® Infinity, která má nejen výborné vlastnosti optické, ale zároveň redukuje přenos infračerveného záření na minimum. Menší plocha, odolné kopule, speciální povrch redukující IR záření a samotná vzduchová dutina systému vedou k tomu, že solární zisky (SHGC – solar heat gain coefficient) jsou při použití světlovodů Solatube^® o poznání menší než u světlíků nebo jiných světlovodů.

Obr. 4. Hlavice světlovodu Solatube^® Sky Vault M74DS-740 mm na oplechování z TiZn

Zakázkové oplechování a implementace do střešního pláště

Drážkovaný plech střešního PUR panelu vyžadoval, aby čtvercové střešní hlavice světlovodů byly osazeny do vlastního oplechování, které bylo vedeno od hřebene střechy až do požadovaných pozic. Zakázkové lemování z TiZn bylo provedeno včetně dostatečného bočního přesahu drážek a tím bylo eliminováno riziko zatečení vody do objektu. Světlovody jsou v místě izolace střechy vybaveny tepelně izolačním panelem – dvojsklem. Zároveň je možné hlavice vybavit bezpečnostní přepážkou proti vniku osob a dvojitou izolační kopulí, vše ve standardu FM Approvall certifikace.

Obr. 5. Světlovody Solatube^® Sky Vault M74DS-740 mm „open ceiling“ pro vyvěšení

Vyvěšení do prostoru a konstrukční prvky pro ztužení velkých průměrů

Světlovody bylo nutné vyvěšovat svisle do prostoru. V případě modelové řady Solatube Sky Vault M74DS-740 mm nebyl využit ohybový kloub, ale rovnou byla hlavice světlovodu osazena ve střešním lemování do vodorovné polohy. Světlovody v provedení tzv. open ceiling, tedy vyvěšené do volného prostoru, byly zakončeny kruhovým difuzérem Prismatic. Důležitou součástí tubusového světlovodu o průměru větším než 600 mm jsou konstrukce, které zajišťují jeho větší tuhost. Borcení tubusu zabraňuje konstrukce Tabl Lock, která umožňuje zámkové spojení trub, a dále ztužující pás Tube Belt, jenž celou soustavu drží v požadovaném kruhovém tvaru. Celá aplikace světlovodů je nejen bezpečná pro pracovníky pod nimi, ale zároveň má správnou směrovost pro efektivní osvit pracovních ploch.

Obr. 6. Systém Tab- Lock pro větší nosnost tubusu i jeho tuhost

Obr. 7. Systém Tube Belt pro zajištění prostorové tuhosti a tvaru světlovodu

Konečná realizace, ale začátek nových dnů

Dokončení instalace světlovodů splnilo očekávání investora. Zásadně se zvýšila osvětlenost prostor dílny a zároveň denní světlo poskytlo nejlepší podmínky pro zrak pracovníků. Proměna pracovního prostředí je razantní a povede k tomu, že značnou část roku nebude třeba používat umělé osvětlení a tím se investice vrátí během přibližně deseti let.

Obr. 8. Hala osvětlená světlovody Solatube^® M74DS-740 mm

Závěrem

Světlovod Solatube^® M74DS-740 mm nabídl nejen menší tepelné zátěže, ale rovněž difuzní charakter světla na výstupu, což je pro pracovní plochu o mnoha pracovištích podstatné. Na rozdíl od světlíku totiž nejde o přímé proslunění, ale difuzní zdroj světla, a světlo tak neputuje po vnitřním prostoru haly. Pracovníci tak nezávisle na denní době mají světlo na místě zrakového úkolu. Osvětlení zrakových úkolů v hale je během denní doby rovnoměrnější a nevytváří jasově nevyvážené pohledy. Investor naplnil cíl zlepšit pracovní podmínky zvýšením intenzity osvětlení. Počáteční investice se mu vrací díky úsporám energie v době vypnutého umělého osvětlení.

---

 Vyšlo v časopise Světlo č. 4/2018 na straně 26.
Tištěná verze – objednejte si předplatné: pro ČR zde, pro SR zde.
Elektronická verze vyšlých časopisů zde.