Nejnavštěvovanější odborný web
pro stavebnictví a technická zařízení budov

Analýza příspěvku denního světla v místnosti stíněné řadovou zástavbou a balkonem (část 1)

Hodnocení metodou činitele denní osvětlenosti

Ing. et Ing. Lenka Gábrová, Ph.D., Ústav pozemního stavitelství, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební

Recenzovaný TZB-info doporučuje

Pro hodnocení příspěvku denního světla v místnosti je podle normy ČSN EN 17037 možné použít metodu založenou na činiteli denní osvětlenosti nebo metodu založenou na hladinách osvětleností. V 1. části článku je přiblíženo hodnocení příspěvku denního světla v místnosti pomocí činitele denní osvětlenosti. V případové studii bude analyzováno, jakým způsobem se do hodnot činitele denní osvětlenosti v místnosti mohou promítnout stínící překážky ve formě řadové zástavby a průběžného balkonu.

Norma ČSN EN 17037

Požadavky a metody hodnocení denního osvětlení v budovách jsou na evropské úrovni upraveny normou EN 17037 [1]. V různých evropských zemích požadavky na denní osvětlení a jejich závaznost nebyly jednotné, proto v Evropském výboru pro normalizaci (CEN – European Committee for Standardization) vznikla pracovní skupina CEN/TC169/WG11, která několik let připravovala evropskou normu zabývající se denním osvětlením budov [2]. V červenci 2018 byla v CEN schválena norma EN 17037 [1], která byla vydána v prosinci 2018. V českém překladu norma EN 17037 [1] vyšla v srpnu 2019 pod označením ČSN EN 17037 [3]. Pro členské země CEN norma EN 17037 [1] stanovuje a sjednocuje metody, kritéria a požadavky pro hodnocení z hlediska příspěvku denního světla, proslunění, výhledu a oslnění.

Příspěvek denního světla

Příspěvkem denního světla se dle čl. 3.4 normy ČSN EN 17037 [3] rozumí: „hladina osvětlenosti v prostoru dosažená v části srovnávací roviny po určitou část doby s denním světlem“. Norma ČSN EN 17037 [3] umožňuje hodnocení příspěvku denního světla pomocí dvou metod. První metoda vychází z tradičního hodnocení denního osvětlení pomocí činitele denní osvětlenosti při rovnoměrně zatažené obloze (podrobněji 1. část tohoto článku). Druhá metoda hodnocení je založena na hladinách osvětleností, což představuje novější způsob stanovení denního osvětlení z celoročních klimatických dat (podrobněji 2. část tohoto článku).

Metoda hodnocení I: Činitel denní osvětlenosti

Při hodnocení pomocí činitele denní osvětlenosti se stanovuje kvantum denního osvětlení v místnosti pomocí statické simulace denního osvětlení při jednom typu oblohy. Předpokládá se rovnoměrně zatažená obloha a tmavý terén, kdy poměr jasu oblohy v horizontu vůči zenitu je 1:3 [4], [5]. Dle ČSN EN 17037 [3] je hodnocení pomocí činitele denní osvětlenosti prováděno pro oblohu typu 1 nebo typu 16 dle klasifikace uvedené v ISO 15469: 2004 [6]. Stanovené hodnoty činitele denní osvětlenosti nezávisí na orientaci oken místnosti ke světovým stranám ani na konkrétním zeměpisném umístění hodnocené budovy.

Činitel denní osvětlenosti D_i [%] v kontrolním bodě i se vypočte podle vzorce (1). Jedná se o podíl osvětlenosti denním světlem E_i [lx] určené v kontrolním bodě i a simultánně stanovené osvětlenosti denním světlem E_h [lx] na nezastíněné horizontální rovině v exteriéru při rovnoměrně zatažené obloze. Činitel denní osvětlenosti D_i v kontrolním bodě i uvnitř místnosti má 3 složky: oblohovou, vnitřní odraženou (od stěn, stropu, podlahy, zařízení místnosti) a vnější odraženou (od terénu, venkovních překážek). [1], [3], [4], [5], [7]

(1)

Činitel denní osvětlenosti jako kritérium pro hodnocení příspěvku denního světla uvnitř místnosti

Norma ČSN EN 17037 [3] pro vnitřní prostory stanovuje z hlediska posouzení příspěvku denního světla metodou činitele denní osvětlenosti tato hodnotící kritéria:

cílový činitel denní osvětlenosti D_T [%] – pro místnosti s vodorovnými, šikmými a svislými osvětlovacími otvory;
minimální cílový činitel denní osvětlenosti D_TM [%] – pro místnosti s šikmými a svislými osvětlovacími otvory.

Požadované hodnoty cílového a minimálního cílového činitele denní osvětlenosti jsou normou ČSN EN 17037 [3] uvedeny pro 3 doporučené úrovně: minimální, střední, velká. Cílového a minimálního cílového činitele denní osvětlenosti má být dosaženo v normou stanovené části srovnávací roviny F_plane. Požadavky normy ČSN EN 17037 [3] z hlediska hodnocení pomocí činitele denní osvětlenosti jsou pro Českou republiku shrnuty v tab. 1. Stanovení těchto požadovaných hodnot činitele denní osvětlenosti bude přiblíženo ve 2. části článku.

Tab. 1: Cílový a minimální cílový činitel denní osvětlenosti dle požadavků normy ČSN EN 17037 (sestavil autor podle [3])
doporučená úroveň	minimální		střední		velká
typ osvětlovacích otvorů	svislé, šikmé	vodorovné	svislé, šikmé	vodorovné	svislé, šikmé	vodorovné
cílový činitel denní osvětlenosti `D_T` [%]	2,0		3,4		5,0
část prostoru `F_plane` [%] pro hodnocení `D_T`	50	95	50	95	50	95
minimální cílový činitel denní osvětlenosti `D_TM` [%]	0,7	–	2,0	–	3,4	–
část prostoru `F_plane` [%] pro hodnocení `D_TM`	95	–	95	–	95	–

Činitel denní osvětlenosti jako kritérium přístupu světla k průčelí budovy

Činitel denní osvětlenosti se dle přílohy B normy ČSN 73 0580-1 [4] používá také pro stanovení přístupu světla k průčelí budovy, který se dle této normy hodnotí pomocí činitele denní osvětlenosti D_w [%] roviny zasklení okna z vnější strany. Kontrolní bod pro stanovení činitele denní osvětlenosti D_w se zpravidla umisťuje uprostřed šířky a výšky okna v rovině fasády budovy (viz obr. 1). Je-li okno stíněno stávající předstupující konstrukcí (např. balkon, arkýř, rizalit), umisťuje se kontrolní bod dle zakreslení bodu D_w, H2 na obr. 1 tak, aby se vliv této stávající konstrukce vyloučil. Má-li však být nad již existujícím oknem vybudována nová horizontální překážka (např. nově přistavěný balkon), provede se umístění kontrolního bodu dle zakreslení bodu D_w, H1 na obr. 1, přičemž se vliv nové předstupující konstrukce započítá. Minimální požadované hodnoty činitele denní osvětlenosti D_w jsou rozděleny do 4 kategorií:

kategorie 1 (D_w ≥ 35 %): prostory s vysokými nároky na denní osvětlení,
kategorie 2 (35 % > D_w ≥ 32 %): běžné prostory s trvalým pobytem lidí,
kategorie 3 (32 % > D_w ≥ 29 %): prostory s trvalým pobytem lidí v souvislé řadové zástavbě v centrech měst,
kategorie 4 (29 % > D_w ≥ 24 %): prostory s trvalým pobytem lidí v mimořádně stísněných podmínkách historických center měst. [4]

Podrobnosti k hodnocení přístupu světla k průčelí budovy jsou uvedeny v příloze B normy ČSN 73 0580-1 [4] nebo například také v článcích [8], [9].

Obr. 1: Umístění kontrolního bodu pro stanovení hodnoty D_w (autor podle [4])

Případová studie

V článku bude s využitím předcházející práce autorky [10] provedena analýza kvanta denního osvětlení uvnitř dvou identických kanceláří, z nichž jedna je stíněna průběžnou vertikální překážkou (např. řadová zástavba, varianta 1, obr. 3) a druhá je stíněna průběžnou horizontální překážkou (např. průběžný balkon nebo přesah střechy, varianta 2, obr. 4). Pro porovnání denního osvětlení uvnitř hodnocených místností budou použity obě metody hodnocení, které jsou popsány v normě ČSN EN 17037 [3]. V 1. části článku bude použita metoda založená na činiteli denní osvětlenosti. Ve 2. části článku potom bude kvantum denního osvětlení v místnosti hodnoceno a analyzováno pomocí hladin osvětleností. Cílem analýzy příspěvku denního světla v hodnocených místnostech je vyhodnocení rozdílů v kvantu denního osvětlení uvnitř rozdílně zastíněných místností při shodné hodnotě činitele denní osvětlenosti D_w.

Hodnocená místnost

Hodnocená místnost (viz obr. 2) má obdélníkový půdorys (šířka 4 m, hloubka 6 m, světlá výška 2,6 m). Denní osvětlení této místnosti je zajištěno oknem širokým 3 m a vysokým 1,5 m. Okno je zaskleno tepelně izolačním trojsklem s činitelem prostupu světla 0,70, členění okna je patrné z obr. 2. Činitel znečištění pro vnější stranu zasklení 0,90, činitel znečištění pro vnitřní stranu zasklení 0,95, celkový činitel znečištění 0,855. Činitel odrazu světla pro vnitřní povrchy je uvažován dle čl. 4.6.3 normy ČSN 73 0580-1 [4] následovně: stěny ρ = 0,5; podlaha ρ = 0,3, strop ρ = 0,7.

Kvantum denního světla uvnitř místnosti bude stanoveno v kontrolních bodech umístěných na vodorovné srovnávací rovině ve výšce 850 mm nad podlahou místnosti dle zakreslení na obr. 2. Krajní řady kontrolních bodů jsou dle čl. B.2 normy ČSN EN 17037 [3] umístěny ve vzdálenosti 0,50 m od vnitřního povrchu stěn. Rozteč mezi body je 0,25 m. Z důvodu získání přesnějších výsledků byla v případové studii zvolena menší rozteč mezi kontrolními body, než uvádí čl. B.2 normy ČSN EN 17037 [3]. Činitel denní osvětlenosti D_w roviny zasklení okna z vnější strany bude pro hodnocené místnosti stanoven uprostřed výšky a šířky okna dle zakreslení na obr. 2 – obr. 4.

Obr. 2: Schéma hodnocené místnosti a umístění kontrolních bodů v místnosti (autor s využitím [10])

Varianty zastínění

V případové studii budou hodnoceny dvě varianty zastínění. Ve variantě zastínění 1 je hodnocená místnost stíněna vertikální překážkou před oknem ve vzdálenosti 20,00 m od hodnocené místnosti dle obr. 3. Ve variantě zastínění 2 před okno místnosti předstupuje horizontální překážka, která se nachází ve výšce 2,60 m nad podlahou hodnocené místnosti dle obr. 4. Výška vertikální překážky a délka horizontální překážky jsou zvoleny dle tab. 2 tak, aby docházelo k postupnému navýšení úhlu stínění ε o 10°. Úhel stínění ε stanovuje, pod jakým úhlem venkovní překážka zastiňuje oblohu – viz zakreslení úhlu ε na obr. 3 pro vertikální překážku a na obr. 4 pro horizontální překážku. Zastínění místnosti bude analyzováno pro úhly stínění ε = 0° (bez stínění) až ε = 80° tak, aby bylo možné analyzovat kvantum denního osvětlení v místnosti v závislosti na činiteli denní osvětlenosti D_w. Činitel odrazu světla od vertikální i horizontální překážky se předpokládá 0,2 dle čl. B.3.1 normy ČSN EN 17037 [3]. Činitel odrazu světla od terénu je uvažován 0,1 (asfalt, tráva) dle čl. A.20 a tabulky A.4 v normě ČSN 73 0580-1 [4]. Orientace ke světovým stranám zakreslená v obr. 3 a obr. 4 bude použita pro vyhodnocení příspěvku denního světla metodou hladin osvětleností ve 2. části článku.

Tab 2: Rozměry stínících překážek pro analyzované způsoby zastínění (autor s využitím [10])
úhel stínění `ε` [°]	10	20	30	40	50	60	70	80
varianta 1 výška vertikální překážky `h_V` [m] dle obr. 3	5,527	9,279	13,547	18,782	25,835	36,641	56,950	115,426
varianta 2 délka horizontální překážky `l_H` [m] dle obr. 4	0,176	0,364	0,577	0,839	1,192	1,732	2,747	5,671

Obr. 3: Schéma zastínění pro variantu 1 – vertikální překážka před oknem (autor s využitím [10])

Obr. 4: Schéma zastínění pro variantu 2 – horizontální překážka nad oknem (autor s využitím [10])

Hodnotící kritéria

Ve studii bude v kontextu s normou ČSN EN 17037 [3] stanoven a vyhodnocen procentuální podíl kontrolních bodů uvnitř místnosti, ve kterých je splněna cílová a minimální cílová hodnota činitele denní osvětlenosti pro minimální doporučenou úroveň příspěvku denního světla. Pro tento účel se zavádí následující hodnotící kritéria:

F_{point, 2,0 %} – procentuální podíl kontrolních bodů uvnitř místnosti, ve kterých je splněn cílový činitel denní osvětlenosti D_T = 2,0 %;
F_{point, 0,7 %} – procentuální podíl kontrolních bodů uvnitř místnosti, ve kterých je splněn minimální cílový činitel denní osvětlenosti D_TM = 0,7 %. [10]

Tato kritéria byla pro vyhodnocení zvolena, protože pro zvolenou síť kontrolních bodů hodnota kritérií F_{point, 2,0 %} a F_{point, 0,7 %} zhruba odpovídá části prostoru F_plane, pro kterou je splněna cílová a minimální cílová hodnota činitele denní osvětlenosti.

Pro řešenou studii byly vybrány požadavky pro minimální doporučenou úroveň příspěvku denního světla dle ČSN EN 17037 [3], protože cílová hodnota činitele denní osvětlenosti 2,0 % se nejvíce blíží požadavku § 45 nařízení vlády č. 361/2007 Sb. [11] na minimální hodnotu činitele denní osvětlenosti 1,5 % pro pracoviště s denním světlem a trvalým výkonem práce. Minimální cílová hodnota činitele denní osvětlenosti 0,7 % odpovídá minimální požadované hodnotě činitele denní osvětlenosti pro vyhodnocení obytné místnosti s bočním denním osvětlením dle čl. 3.2.2 normy ČSN 73 0580-2 [12].

Porovnání kvanta denního osvětlení uvnitř zastíněných místností bude vztaženo k činiteli denní osvětlenosti D_w roviny zasklení okna z vnější strany.

Simulace denního osvětlení

Simulace denního osvětlení pro stanovení činitele denní osvětlenosti byly provedeny v programu Daysim 3.1b [13] pro oblohu typu 16 pomocí metody zpětného sledování paprsku (backward raytracing – metoda je blíže popsána např. v [14], [15], [16]). V programu Daysim 3.1b [13] bylo v návaznosti na [16] provedeno nastavení parametrů výpočtu pro velmi přesné světelné simulace.

Výsledky a vyhodnocení

Hodnoty činitele denní osvětlenosti D_w, kritérií F_{point, 2,0 %} a F_{point, 0,7 %} stanovené pro analyzované varianty zastínění jsou uvedeny v tab. 3. Činitel denní osvětlenosti D_w byl zaokrouhlen na celá čísla. Kritéria F_{point, 2,0 %} a F_{point, 0,7 %} byla stanovena s přesností na celá čísla z hodnot činitele denní osvětlenosti uvnitř místnosti zaokrouhlených na jedno desetinné místo. Při zaokrouhlení hodnot činitele denní osvětlenosti bylo postupováno dle čl. 4.1.8 normy ČSN 73 0580-1 [4].

Tab. 3: Hodnoty činitele denní osvětlenosti `D_w`, kritérií `F_{point, 0,7 %}` a `F_{point, 2,0 %}`
stanovené pro analyzované varianty zastínění (autor s využitím [10])
	`ε`[°]	0	10	20	30	40	50	60	70	80
varianta 1 vertikální překážka	`D_w`[%]	44	40	35	29	23	17	12	7	5
	`F_{point, 0,7 %}`[%]	61	54	42	29	17	8	0	0	0
	`F_{point, 2,0 %}`[%]	27	26	21	15	8	3	0	0	0
varianta 2 horizontální překážka	`D_w`[%]	44	43	41	37	31	25	19	13	7
	`F_{point, 0,7 %}`[%]	61	61	59	58	56	50	40	26	0
	`F_{point, 2,0 %}`[%]	27	27	26	23	19	12	6	0	0

Obr. 5: Hodnoty činitele denní osvětlenosti D_i [%] v kontrolních bodech uvnitř posuzované místnosti bez stínění venkovními překážkami (autor s využitím [10])

Pro místnost bez zastínění venkovními překážkami (tzn. úhel stínění ε = 0°) jsou na obr. 5 uvedeny hodnoty činitele denní osvětlenosti zjištěné v jednotlivých kontrolních bodech, přičemž hodnoty činitele denní osvětlenosti vyšší nebo rovny 2,0 % (cílový činitel denní osvětlenosti) jsou vyznačeny tučně a hodnoty nižší než 0,7 % (minimální cílový činitel denní osvětlenosti) jsou zapsány červeně (stejné značení hodnot je použito také pro obr. 10). V hodnocené nezastíněné místnosti byla minimální cílová hodnota činitele denní osvětlenosti 0,7 % dosažena v 61 % kontrolních bodů (kritérium F_{point, 0,7 %}). Cílová hodnota činitele denní osvětlenosti 2,0 % byla splněna v 27 % kontrolních bodů (kritérium F_{point, 2,0 %}). Z uvedených hodnot vyplývá, že posuzovaná nezastíněná místnost v hodnocené ploše nevyhoví doporučení ČSN EN 17037 [3] pro minimální úroveň příspěvku denního světla, když minimální cílová hodnota 0,7 % má být splněna v 95 % hodnocené plochy F_plane a cílová hodnota 2,0 % má být splněna v 50 % hodnocené plochy F_plane. V hodnocené kanceláři by však bylo možné vymezit prostor určený pro trvalý výkon práce, ve kterém by bylo dodrženo splnění cílové hodnoty v 50 % plochy vymezeného prostoru a minimální cílové hodnoty v 95 % plochy vymezeného prostoru.

Obr. 6: Grafy závislosti kritéria F_{point, 0,7 %} na činiteli denní osvětlenosti D_w pro zastínění vertikální překážkou – varianta 1 a pro zastínění horizontální překážkou – varianta 2 (autor s využitím [10])

Grafy na obr. 6 a obr. 7 byly sestaveny na základě dat v tab. 3 a zobrazují závislost kritérií F_{point, 0,7 %} a F_{point, 2,0 %} na činiteli denní osvětlenosti D_w. Závislosti kritérií F_{point, 0,7 %} a F_{point, 2,0 %} na činiteli denní osvětlenosti D_w jsou v grafech popsány polynomickými regresními funkcemi 3. stupně s koeficientem determinace R2 vyšším než 0,99. Svislými červenými čarami jsou v grafech vyznačeny limitní hodnoty D_w pro kategorie 1–4 dle přílohy B normy ČSN 73 0580-1 [4].

Obr. 7: Grafy závislosti kritéria F_{point, 2,0 %} na činiteli denní osvětlenosti D_w pro zastínění vertikální překážkou – varianta 1 a pro zastínění horizontální překážkou – varianta 2 (autor s využitím [10])

Z grafů na obr. 6 a obr. 7 je patrné, že při shodné hodnotě činitele denní osvětlenosti D_w je minimálního cílového činitele denní osvětlenosti D_TM = 0,7 % i cílového činitele denní osvětlenosti D_T = 2,0 % v místnosti stíněné vertikální překážkou dosaženo v menším počtu kontrolních bodů než v místnosti stíněné horizontální překážkou. Pro analyzované způsoby zastínění je v grafu na obr. 6 patrný výrazně odlišný průběh závislosti kritéria F_{point, 0,7 %} na hodnotě D_w, jak lze ilustrovat například pro činitel denní osvětlenosti D_w od 24 % do 35 % (tj. v grafech vyznačené limitní hodnoty pro kategorie 1–4 dle tabulky B.1 v ČSN 73 0580-1 [4]). V intervalu hodnot D_w od 24 % do 35 % dochází v místnosti stíněné vertikální překážkou k nárůstu kritéria F_{point, 0,7 %} z cca 19 % (D_w = 24 %) na 43 % (D_w = 35 %), tzn. navýšení o 24 procentních bodů („procentní bod – dále jen „p. b.“). Oproti tomu v místnosti stíněné horizontální překážkou se hodnota F_{point, 0,7 %} zvýší z cca 49 % (D_w = 24 %) na cca 57 % (D_w = 35 %), což představuje nárůst jen o 8 p. b. Rozdíly v hodnotách kritéria F_{point, 0,7 %} mezi místností stíněnou horizontální a vertikální překážkou se snižují se zvyšující hodnotou D_w, když v místnosti stíněné horizontální překážkou je kritérium F_{point, 0,7 %} vyšší o cca 30 p. b. pro D_w = 24 % a o cca 14 p. b. pro D_w = 35 %. V případě kritéria F_{point, 2,0 %} je v místnosti stíněné horizontální překážkou při činiteli denní osvětlenosti D_w od 24 % do 35 % dosaženo o cca 1 p. b. až 2 p. b. vyšší hodnoty než v místnosti stíněné vertikální překážkou.

Konkrétněji lze situaci analyzovat pro činitel denní osvětlenosti D_w o hodnotě 32 % (tj. limitní hodnota pro kategorii 2 dle tabulky B.1 v normě ČSN 73 0580-1 [4]). Pro případovou studii byly na základě dat v tab. 3 stanoveny s přesností na celé stupně maximální úhly stínění ε, při kterých bude s přesností na celá procenta dosaženo činitele denní osvětlenosti D_w = 32 %. Tyto úhly stínění jsou pro vertikální překážku ε = 26° (překážka výšky 11,755 m ve vzdálenosti 20 m od hodnocené místnosti dle obr. 8) a pro horizontální překážku ε = 39° (překážka délky 0,810 m umístěná 2,6 m nad podlahou místnosti dle obr. 9). Pro uvedené parametry stínících překážek byly provedeny doplňující výpočty v programu Daysim 3.1b, přičemž bylo ověřeno, že pro navržené stínící překážky je při zaokrouhlení na celé číslo činitel denní osvětlenosti D_w roven 32 %.

Obr. 8: Zakreslení zastínění hodnocené místnosti při D_w = 32 % pro vertikální překážku – varianta 1 (autor s využitím [10])

Obr. 9: Zakreslení zastínění hodnocené místnosti při D_w = 32 % pro horizontální překážku – varianta 2 (autor)

Pro analyzované místnosti jsou pro D_w = 32 % hodnoty činitele denní osvětlenosti v kontrolních bodech zobrazeny na obr. 10, přičemž pro porovnávaná zastínění bylo zjištěno:

varianta 1 (vertikální překážka): minimální cílový činitel denní osvětlenosti D_TM = 0,7 % splněn v 34 % hodnocených bodů (F_{point, 0,7 %} = 34 %) a cílový činitel denní osvětlenosti D_T = 2 % splněn v 18 % hodnocených bodů (F_{point, 2,0 %} = 18 %);
varianta 2 (horizontální překážka): minimální cílový činitel denní osvětlenosti D_TM = 0,7 % splněn v 57 % hodnocených bodů (F_{point, 0,7 %} = 57 %) a cílový činitel denní osvětlenosti D_T = 2 % splněn v 20 % hodnocených bodů (F_{point, 2,0 %} = 20 %).

Při činiteli denní osvětlenosti D_w = 32 % je tedy v místnosti stíněné vertikální překážkou ve srovnání s místností stíněnou horizontální překážkou kritérium F_{point, 0,7 %} nižší o 23 p. b., zatímco kritérium F_{point, 2,0 %} je nižší jen o 2 p. b. Z obr. 10 je také patrné, že uprostřed šířky místnosti jsou při D_w = 32 % hodnoty činitele denní osvětlenosti od vzdálenosti 1,5 m od okenní stěny vyšší v místnosti stíněné horizontální překážkou. U hodnocené místnosti bylo minimálního cílového činitele denní osvětlenosti 0,7 % dosaženo v kontrolním bodě v maximální hloubce 2,25 m pro zastínění vertikální překážkou a 3,5 m pro zastínění horizontální překážkou. Cílový činitel denní osvětlenosti 2,0 % je v hodnocené místnosti splněn v kontrolním bodě v maximální vzdálenosti 1,25 m pro vertikální překážku a 1,5 m pro horizontální překážku.

Obr. 10: Hodnoty činitele denní osvětlenosti D_i [%] v kontrolních bodech posuzované místnosti stíněné vertikální překážkou a horizontální překážkou (autor)

Popsané rozdíly v kvantu denního osvětlení uvnitř posuzovaných místností stíněných vertikální nebo horizontální překážkou při shodné hodnotě D_w vyplývají z rozdílného vlivu těchto překážek na oblohovou složku denního světla dopadající do kontrolních bodů, protože srovnávané překážky jednak stíní jinou část oblohy a také mají odlišnou pozici vůči kontrolním bodům v místnosti [10]. Hodnotu činitele denní osvětlenosti v kontrolních bodech uvnitř posuzované místnosti přitom ovlivní pouze minimálně odražená složka od venkovních povrchů, protože v obou porovnávaných variantách je uvažován činitel odrazu světla od terénu 0,1 a od překážek 0,2. V obr. 8 a obr. 9 je pro řešenou studii graficky stanoveno, do jaké vzdálenosti od okna dopadá oblohové světlo do bodů umístěných uprostřed šířky místnosti ve výšce 850 mm nad podlahou při zastínění vertikální a horizontální překážkou při D_w = 32 %. Při zastínění vertikální překážkou pro D_w = 32 % dopadá v posuzované místnosti oblohové světlo ve středu šířky místnosti do maximální vzdálenosti 2,831 m od okenní stěny (viz obr. 8). Uvažovaná vertikální překážka přitom redukuje oblohové světlo ve všech kontrolních bodech uprostřed šířky místnosti. Oproti tomu horizontální překážka pro D_w = 32 % v kontrolních bodech uprostřed šířky hodnocené místnosti stíní oblohové světlo do hloubky 4,360 m a ve vzdálenějších bodech už tato překážka oblohové světlo nestíní (viz obr. 9). V posuzované místnosti tak horizontální překážka redukuje oblohovou složku denního světla zejména v kontrolních bodech blíže oknu, jak je zjevné také z porovnání hodnot činitele denní osvětlenosti uvnitř místnosti na obr. 5 a obr. 10. Při shodné hodnotě D_w je proto v analyzované místnosti s horizontální překážkou splněn minimální cílový činitel denní osvětlenosti D_TM = 0,7 % ve více kontrolních bodech než při zastínění vertikální překážkou (viz obr. 6). Cílového činitele denní osvětlenosti D_T = 2,0 % je dosaženo v přední části hodnocené místnosti, kde je příspěvek denního světla zajištěn zejména oblohovou složkou. Pro porovnávaná zastínění je přitom při shodné hodnotě D_w splněn cílový činitel denní osvětlenosti v obdobném počtu kontrolních bodů (viz také obr. 5, obr. 7 a obr. 10).

Závěr

Článek se ve své 1. části zabýval v návaznosti na ČSN EN 17037 [3] požadavky a hodnocením příspěvku denního světla v místnosti metodou činitele denní osvětlenosti. V případové studii bylo pomocí činitele denní osvětlenosti stanoveno a porovnáno kvantum denního osvětlení uvnitř místnosti stíněné vertikální překážkou (např. řadová zástavba) nebo horizontální překážkou (např. průběžný balkon). Při vyhodnocení byl sledován podíl kontrolních bodů, ve kterých je splněna cílová nebo minimální cílová hodnota činitele denní osvětlenosti v závislosti na činiteli denní osvětlenosti D_w. Vypovídající hodnota kritéria D_w z hlediska dosažení minimálního cílového činitele denní osvětlenosti se pro analyzovanou studii významně liší v závislosti na způsobu zastínění místnosti, jak je podrobněji rozvedeno také v [10]. Při shodné hodnotě kritéria D_w bylo v hodnocené místnosti zastíněné horizontální překážkou dosaženo minimální cílové hodnoty činitele denní osvětlenosti D_TM = 0,7 % ve výrazně vyšším podílu kontrolních bodů než v identické místnosti stíněné vertikální překážkou (viz obr. 6 a obr. 10). Cílového činitele denní osvětlenosti D_T = 2,0 % bylo při shodné hodnotě D_w pro obě porovnávaná zastínění dosaženo v obdobném podílu kontrolních bodů (viz obr. 7, obr. 10). Vyhodnocení a porovnání kvanta denního osvětlení v analyzované zastíněné místnosti pomocí hladin osvětleností bude provedeno ve 2. části článku.

Poděkování

Článek vznikl s podporou projektu VUT 2112.

Literatura

EN 17037 Daylight in Buildings. Brusel: CEN, 2018.
MARDALJEVIC, J. a J. CHRISTOFFERSEN. ‘Climate connectivity’ in the daylight factor basis of building standards. Building and Environment. 2017, 113, 200-209. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2016.08.009, ISSN 0360-1323.
ČSN EN 17037 Denní osvětlení budov. Praha: Česká agentura pro standardizaci, 2019.
ČSN 73 0580-1. Denní osvětlení budov – Část 1: Základní požadavky. Praha: Český normalizační institut, 2007. Ve znění změn Z1, Z2 a Z3.
KITTLER, R. a L. KITTLEROVÁ. Návrh a hodnotenie denného osvetlenia. 2., preprac. vyd. Bratislava: Alfa, 1975, 248 s.
ISO 15469: 2004 / CIE S011 / E:2003. Spatial Distribution of Daylighting – CIE Standard General Sky. Vienna: Commission Internationale de l’Eclairage, 2004.
REINHART, C. F. Daylighting Handbook I: Fundamentals Design with the Sun. 1. vyd. USA: Building Technology Press, 2014, 199 s. ISBN 978-0-692203-63-7.
KAŇKA, J. Činitel denní osvětlenosti, odstupový úhel a prostor bez denního světla. TZB-info. Praha: Topinfo, 2020, 22(29). ISSN 1801-4399. Dostupné z: https://stavba.tzb-info.cz/denni-osvetleni-a-osluneni/20923-cinitel-denni-osvetlenosti-odstupovy-uhel-a-prostor-bez-denniho-svetla
HOŠŠOVÁ, D. Co přináší Změna Z1 normy pro výpočet a hodnocení denního osvětlení ČSN 73 0580-1. TZB-info. Praha: Topinfo, 2011, 13(29). ISSN 1801-4399. Dostupné z: https://stavba.tzb-info.cz/denni-osvetleni-a-osluneni/7663-co-prinasi-zmena-z1-normy-pro-vypocet-a-hodnoceni-denniho-osvetleni-csn-73-0580-1
GÁBROVÁ, L. Analýza denního osvětlení zastíněných budov se zaměřením na světelnou reflektanci a umístění venkovních překážek. Brno, 2020. 275 s., příl. CD. Disertační práce. Vysoké učení technické v Brně, Vedoucí práce Ing. Karel Čupr, CSc.
Nařízení vlády č. 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci.
ČSN 73 0580-2 Denní osvětlení budov – Část 2: Denní osvětlení obytných budov. Praha: Český normalizační institut, 2007. Ve znění změny Z1 a opravy Opr. 1.
GRADUATE SCHOOL OF DESIGN – HARVARD UNIVERSITY, CAMBRIDGE. Daysim 3.0, USA, 2010.
LARSON, G. W. a R. SHAKESPEARE. Rendering with Radiance: The Art and Science of Lighting Visualization. 2^nd ed. California: Davis, 2003, 664 s. ISBN 0-9745381-0-8
REINHART, C. F. Daylighting Handbook II: Daylight Simulations, Dynamic Facades. 1. vyd. USA: Building Technology Press, 2018, 249 s. ISBN 978-0-578-40709-8.
REINHART, C. F. Tutorial on the Use of Daysim Simulations for Sustainable Design. Cambridge: Harvard University, 2010, 114 s.

English Synopsis

Two methods to assess daylight provision in the interior are proposed in the technical standard ČSN EN 17037: 1) a method based on daylight factor and 2) a method based on illuminance levels. The 1^st part of the article deals with daylighting evaluation using the daylight factor method. In the case study, the impact of two different shading obstacles (specifically a row building and a continuous balcony) on the daylight factor is analysed.