Analýza příspěvku denního světla v místnosti stíněné řadovou zástavbou a balkonem (část 2)

Metoda hodnocení II: Hladiny osvětleností

Normou ČSN EN 17037 [1] zavedené hodnocení příspěvku denního světla v místnosti pomocí hladin osvětleností je založeno na výpočtu denních osvětleností v průběhu celého roku s časovým intervalem jedné hodiny nebo menším. K tomuto účelu jsou používána klimatická data získaná pro konkrétní místo například z dat poskytovaných pro EnergyPlus, Meteonorm, Satel-Light. Jedná se o standardizované datové soubory, ve kterých je obsaženo 8760 hodnot oblohových vodorovných osvětleností, které jsou stanoveny v hodinových intervalech pro celý rok (tzn. 24 hodin · 365 dní = 8760 hodinových hodnot za rok). [1]

Stanovení kvanta denního osvětlení uvnitř místnosti pomocí hladin osvětleností je ovlivněno místem, kde se hodnocená místnost nachází, a také orientací oken ke světovým stranám. Při vyhodnocení denního osvětlení se v tomto případě uvažuje nejen s oblohovým světlem, jako je tomu u činitele denní osvětlenosti, ale také s přímým slunečním světlem. Metody pro stanovení denních osvětleností na základě celoročních klimatických dat byly v roce 2000 publikovány nezávisle na sobě J. Mardaljevicem [3] a J. Ch. Reinhartem [4]. Pro simulace denního osvětlení založené na klimatických datech (CBDM – Climate Based Daylight Modelling) lze použít model oblohy podle R. Pereze et. al. [5], pomocí kterého lze stanovit denní osvětlenosti z údajů pro globální a přímé sluneční záření.

Již před vydáním normy ČSN EN 17037 [1] byly CBDM používány pro hodnocení denního osvětlení například v multikriteriálních certifikacích budov BREEAM a LEED. K hodnotícím kritériím založeným na CBDM patří například autonomie denního osvětlení (DA – daylight autonomy), prostorová autonomie denního osvětlení (sDA – spatial daylight autonomy) nebo prospěšná denní osvětlenost (UDI – useful daylight illuminance). Zmíněná kritéria založená na CBDM jsou podrobněji popsána například v publikacích [6], [7] nebo v článku [8].

Vyhodnocení pomocí kritérií DA, sDA nebo UDI se obvykle provádí pro provozní dobu místnosti. V případě kanceláře by se tak těmito kritérii denní osvětlení vyhodnotilo například pouze od pondělí do pátku v čase 7:00 až 17:00. Oproti tomu norma ČSN EN 17037 [1] nově zavedla hodnocení příspěvku denního světla pro dobu s denním světlem, která je dána 4380 nejvyššími hodnotami ročních hodinových oblohových vodorovných osvětleností (tj. polovina ze všech 8760 ročních oblohových vodorovných osvětleností určených v hodinovém intervalu). Podle ČSN EN 17037 [1] je tedy metodou osvětleností vyhodnocován příspěvek denního světla pro celou dobu s denním světlem bez zohlednění provozní doby místnosti.

Hladiny osvětleností jako kritérium pro hodnocení příspěvku denního osvětlení uvnitř místnosti

Je-li hodnocení příspěvku denního světla v místnosti provedeno dle ČSN EN 17037 [1] pomocí metody hladin osvětleností, zjišťuje se splnění cílové nebo minimální cílové osvětlenosti v kontrolních bodech po minimálně 50 % roční doby s denním světlem (tj. minimálně 2190 hodin za rok), přičemž se normou stanovuje:

1. cílová osvětlenost E_T [lx] – pro místnosti s vodorovnými, šikmými a svislými osvětlovacími otvory;
2. minimální cílová osvětlenost E_TM [lx] – pro místnosti s šikmými a svislými osvětlovacími otvory.

ČSN EN 17037 [1] jsou stanoveny 3 doporučené úrovně příspěvku denního světla: minimální, střední a velká s požadavky na cílové a minimální cílové osvětlenosti dle tab. 1.

Pro hlavní města jednotlivých členských zemí CEN norma ČSN EN 17037 [1] předepisuje medián oblohové vodorovné osvětlenosti E_v,d,med , který představuje hodnotu oblohové vodorovné osvětlenosti vyskytující se po polovinu doby s denním světlem v průběhu celého roku (tj. po 2190 hodin). Pro Českou republiku je stanoveno: E_v,d,med = 14 900 lx. Na základě mediánu oblohové vodorovné osvětlenosti E_v,d,med , cílové a minimální cílové osvětlenosti byly v normě ČSN EN 17037 [1] stanoveny cílové a minimální cílové hodnoty činitele denní osvětlenosti pomocí vzorců:

(1)

(2)

Pro Českou republiku tedy dle normy ČSN EN 17037 [1] platí, že pro minimální úroveň příspěvku denního světla požadavku na cílovou osvětlenost 300 lx a minimální cílovou osvětlenost 100 lx dosaženou po minimálně 50 % doby s denním světlem odpovídá požadavek na cílový činitel denní osvětlenosti 2,0 % a minimální cílový činitel denní osvětlenosti 0,7 %.

Případová studie

V případové studii bude v návaznosti na 1. část článku [2] a s využitím předcházející práce autorky [9] pomocí hladin osvětleností analyzován vliv dvou různých stínících překážek na kvantum denního světla v kanceláři při shodné hodnotě činitele denní osvětlenosti D_w roviny zasklení okna z vnější strany (podrobnější popis kritéria D_w je uveden v 1. části článku [2]). Hodnocená místnost (rozměry místnosti: šířka 4 m, hloubka 6 m, světlá výška 2,6 m; okno: šířka 3,0 m, výška 1,5 m) je ve variantě 1 zastíněna průběžnou vertikální překážkou před oknem místnosti (např. řadová zástavba). Ve variantě 2 je místnost stíněna průběžnou horizontální překážkou nad oknem místnosti (např. průběžný balkon nebo přesah střechy). Bližší popis hodnocené místnosti a variant zastínění je uveden v 1. části článku [2].

Pro hodnocení pomocí hladin osvětleností je nutné znát orientaci oken místnosti a také místo, kde se místnost nachází. V prezentované případové studii je posouzení provedeno za předpokladu, že se hodnocená místnost nachází v Praze a okno místnosti je variantně uvažováno s orientací na sever nebo na jih (viz obr. 3 a obr. 4 v 1. části článku [2]). Okno místnosti není vybaveno stínícími prostředky (např. žaluzie, slunolamy).

Dynamické světelné simulace byly provedeny v programu Daysim 3.1b [10] s použitím klimatických dat pro Prahu získaných z databáze EnergyPlus [11]. Pro simulace denního osvětlení byla použita metoda zpětného sledování paprsku (backward raytracing), přičemž bylo provedeno nastavení parametrů výpočtu pro velmi přesné světelné simulace. Časový krok pro stanovení osvětleností v kontrolních bodech byl zvolen 20 minut pro získání přesnějších výsledků.

Hodnotící kritéria

Vyhodnocení výsledků a jejich následná analýza budou provedeny v návaznosti na minimální doporučenou úroveň příspěvku denního světla dle ČSN EN 17037 [1] pomocí těchto kritérií:

• F_{point, 300 lx} [%] – procentuální podíl kontrolních bodů uvnitř místnosti, ve kterých je splněna cílová osvětlenost E_T = 300 lx po alespoň 50 % doby s denním světlem;
• F_{point, 100 lx} [%] – procentuální podíl kontrolních bodů uvnitř místnosti, ve kterých je splněna minimální cílová osvětlenost E_TM = 100 lx po alespoň 50 % doby s denním světlem. [9]

Pro zvolenou síť kontrolních bodů (viz 1. část článku [2]) hodnoty kritérií F_{point, 300 lx} , F_{point, 100 lx} přibližně odpovídají podílu hodnocené plochy místnosti F_plane , ve které je dosaženo cílové nebo minimální cílové osvětlenosti. Pro posouzení byla zvolena minimální doporučená úroveň příspěvku denního světla dle ČSN EN 17037 [1], protože dle výzkumu [12] při poklesu denní osvětlenosti v místnosti (na pracovním místě) pod 100 lx většina uživatelů zapne umělé osvětlení. Denní osvětlenost 300 lx je obvykle dostatečná pro běžné zrakové činnosti typu čtení a psaní [13], [14]. Dle ČSN EN 17037 [1] pro ČR osvětlenost 300 lx odpovídá činiteli denní osvětlenosti 2 %, což je pro trvalé pracoviště s denním světlem také nejblíže požadavku na minimální hodnotu činitele denní osvětlenosti 1,5 % dle § 45 nařízení vlády č. 361/2007 Sb. [15]. Minimální cílová osvětlenost 100 lx potom v ČR koresponduje s činitelem denní osvětlenosti 0,7 %, který je čl. 3.2.2 normy ČSN 73 0580-2 [16] udáván jako minimální požadovaná hodnota pro obytné místnosti s převažujícím bočním denním osvětlením.

Kvantum denního osvětlení uvnitř místností zastíněných vertikální nebo horizontální překážkou bude vyhodnoceno ve vztahu k činiteli denní osvětlenosti D_w roviny zasklení okna z vnější strany.

Výsledky a vyhodnocení

Hodnoty činitele denní osvětlenosti D_w, kritérií F_{point, 100 lx} a F_{point, 300 lx} vypočtené pro analyzované varianty zastínění jsou s přesností na celá čísla uvedeny v tab. 2. Činitel denní osvětlenosti D_w je zaokrouhlen na celá čísla dle čl. 4.1.8 normy ČSN 73 0580-1 [17]. Pro stanovení kritérií F_{point, 100 lx} a F_{point, 300 lx} byl v kontrolních bodech uvnitř místnosti s přesností na celá čísla zjištěn podíl doby s denním světlem F_time , kdy je dosaženo alespoň limitní osvětlenosti.

Pro severně i jižně orientovanou místnost byla kritéria F_{point, 100 lx} a F_{point, 300 lx} stanovena za předpokladu, že místnost není vybavena stínícími prostředky. Zahrnutím stínících prostředků by došlo ke snížení hodnot F_{point, 100 lx} a F_{point, 300 lx} zejména v jižně orientovaných místnostech, do nichž dopadá přímé sluneční záření, které by mohlo vést k oslnění uživatelů nebo přehřívání místnosti.

Pro místnost bez stínění (ε = 0°) jsou na obr. 1 a obr. 2 uvedeny hodnoty podílů doby s denním světlem F_time , po které je v kontrolních bodech splněna minimální cílová osvětlenost 100 lx (obr. 1) nebo cílová osvětlenost 300 lx (obr. 2). Hodnoty F_time dosahující alespoň 50 % jsou v obr. 1a obr. 2 vyznačeny tučně (stejné značení hodnot F_time je použito také pro obr. 5–8).

Minimální cílové osvětlenosti 100 lx po alespoň 50 % doby s denním světlem (F_time ≥ 50 %) je dosaženo v 81 % hodnocených bodů v jižně orientované místnosti (F_{point, 100 lx} = 81 %) a v 70 % hodnocených bodů v severně orientované místnosti (F_{point, 100 lx} = 70 %). V místnosti s oknem na jih je tedy kritérium F_{point, 100 lx} vyšší o 11 procentních bodů (procentní bod dále jen „p. b.“) než v místnosti s oknem na sever. Cílové osvětlenosti 300 lx po alespoň 50 % doby s denním světlem je v hodnocené místnosti bez zastínění dosaženo v 30 % bodů pro severní orientaci a v 37 % bodů pro jižní orientaci. V místnosti s nezastíněným jižním oknem dosahuje kritérium F_{point, 300 lx} o 7 p. b. vyšší hodnoty než v místnosti se severním oknem.

Norma ČSN EN 17037 [1] uvádí, že po minimálně 50 % doby s denním světlem má být dosaženo minimální cílové osvětlenosti 100 lx v alespoň 95 % hodnocené plochy F_plane a cílové osvětlenosti 300 lx v alespoň 50 % hodnocené plochy F_plane . Pro posuzovanou nezastíněnou místnost tak bylo metodou hladin osvětleností pro severní i jižní orientaci zjištěno, že v hodnocené ploše místnosti není splněno doporučení normy ČSN EN 17037 [1] pro minimální úroveň příspěvku denního světla. V hodnocené kanceláři by však bylo možné vymezit prostor pro trvalou práci při denním světle, v jehož 50 % plochy by byla splněna cílová osvětlenost a v jehož 95 % plochy by byla splněna minimální cílová osvětlenost.

Obr. 1: Podíl doby s denním světlem F_time [%], po kterou je v kontrolních bodech dosaženo minimální cílové osvětlenosti 100 lx, nezastíněná místnost s oknem na sever a na jih (autor s využitím [9])

Obr. 2: Podíl doby s denním světlem F_time [%], po kterou je v kontrolních bodech dosaženo cílové osvětlenosti 300 lx, nezastíněná místnost s oknem na sever a na jih (autor s využitím [9])

V grafech na obr. 3 a obr. 4 jsou na základě dat v tab. 2 zobrazeny závislosti kritérií F_{point, 100 lx} a F_{point, 300 lx} na hodnotě činitele denní osvětlenosti D_w pro hodnocenou místnost se severně a jižně orientovaným oknem při zastínění vertikální překážkou (varianta 1) a horizontální překážkou (varianta 2). Závislosti kritérií F_{point, 100 lx} a F_{point, 300 lx} na hodnotě D_w jsou v grafech vyjádřeny polynomickými regresními funkcemi 3. stupně, přičemž koeficient determinace R² je pro všechny stanovené regrese vyšší než 0,98. Červenými svislými čarami jsou v grafech vyznačeny limitní hodnoty činitele denní osvětlenosti D_w pro kategorie 1 až 4 dle tabulky B.1 v normě ČSN 73 0580-1 [17].

Obr. 3: Grafy závislosti kritéria F_{point, 100 lx} na činiteli denní osvětlenosti D_w pro zastínění vertikální překážkou – varianta 1 a pro zastínění horizontální překážkou – varianta 2 (autor s využitím [9])

Obr. 4: Grafy závislosti kritéria F_{point, 300 lx} na činiteli denní osvětlenosti D_w pro zastínění vertikální překážkou – varianta 1 a pro zastínění horizontální překážkou – varianta 2 (autor s využitím [9])

Pro analyzované místnosti stíněné vertikální překážkou je kritérium F_{point, 100 lx} vyšší pro místnost s oknem na jih pro úhly stínění ε od 10° (D_w = 40 %) do 30° (D_w = 29 %). Pro úhly stínění ε = 40° (D_w = 23 %) a ε = 60° (D_w = 12 %) bylo kritérium F_{point, 100 lx} o 1 p. b. vyšší v místnosti s oknem na sever. Rozdíly v hodnotách kritérií F_{point, 100 lx} pro severně a jižně orientovanou místnost zastíněnou vertikální překážkou nepřekračují 7,0 p. b. Kritérium F_{point, 300 lx} je pro místnost stíněnou vertikální překážkou pro všechny posuzované úhly stínění ε vyšší pro jižně orientovanou místnost, přičemž rozdíl v hodnotách tohoto kritéria pro místnost se severní a jižní orientací nepřekračuje 5 p. b. Uvedené výsledky ilustrují, že kvantum přímého slunečního světla, které dopadá do jižně orientované místnosti stíněné vertikální překážkou, se snižuje s rostoucím úhlem stínění. Příspěvek denního světla v severně orientované místnosti stíněné vertikální překážkou je pak ovlivněn nejen oblohovým světlem, ale také přímým slunečním světlem, které dopadá na naproti stojící jižní fasádu a odráží se od ní do místnosti se severně orientovaným oknem.

V místnosti stíněné horizontální překážkou jsou kritéria F_{point, 100 lx} a F_{point, 300 lx} pro všechny posuzované úhly stínění vyšší v případě jižní orientace. V porovnání s místností s oknem na sever je v místnosti s oknem na jih kritérium F_{point, 100 lx} vyšší maximálně o 15 p. b. při úhlu stínění ε = 50° (D_w = 25 %). Kritérium F_{point, 300 lx} je vyšší nejvýše o 9 p. b. při úhlech stínění ε = 30° (D_w = 37 %) až ε = 50° (D_w = 25 %). Horizontální překážka nad oknem jižně orientované místnosti v závislosti na úhlu stínění omezuje přístup části přímého slunečního světla do místnosti, čehož se využívá v letních měsících pro omezení přehřívání místnosti v důsledku nadměrných solárních zisků. Přímé sluneční světlo však dopadá také na terén před hodnocenou místností s oknem na jih, přičemž část tohoto přímého slunečního světla se od terénu odrazí do hodnocené místnosti.

Z grafu na obr. 3 je patrné, že při shodné hodnotě D_w je v severně i jižně orientované místnosti stíněné horizontální překážkou kritérium F_{point, 100 lx} výrazně vyšší než v místnosti stíněné vertikální překážkou. Pro D_w v rozmezí 24 % až 35 % (tj. v grafech na obr. 3 vyznačené limitní hodnoty D_w pro kategorie 1 až 4 dle ČSN 73 0580-1 [17]) se pro stínění horizontální a vertikální překážkou rozdíly v kritériích F_{point, 100 lx} pohybují pro místnost s oknem na jih od cca 29 p. b. (D_w = 35 %) do cca 56 p. b. (D_w = 24 %) a pro místnost s oknem na sever od cca 21 p. b. (D_w = 35 %) do cca 42 p. b. (D_w = 24 %).

Také kritérium F_{point, 300 lx} je při shodné hodnotě D_w vyšší pro místnost stíněnou horizontální překážkou, avšak v hodnotách kritéria F_{point, 300 lx} stanovených pro severně a jižně orientovanou místnost jsou menší rozdíly než pro kritérium F_{point, 100 lx}. Pro D_w v rozmezí 24 % až 32 % činí pro porovnávané formy zastínění rozdíly v kritériu F_{point, 300 lx} cca 10 p. b. pro jižně orientovanou místnost a cca 5 p. b. pro severně orientovanou místnost (viz graf na obr. 4).

Obdobně jako v 1. části článku [2] bude blíže rozebrán příspěvek denního světla v místnosti, ve které je dosaženo činitele denní osvětlenosti D_w = 32 % (tj. limitní hodnota pro běžné prostory s trvalým pobytem lidí ve smyslu přílohy B normy ČSN 73 0580-1 [17]). Na obr. 5–8 jsou uvedeny hodnoty podílu doby s denním světlem F_time , po kterou je v kontrolních bodech dosaženo minimální cílové osvětlenosti 100 lx (obr. 5 pro severní orientaci, obr. 6 pro jižní orientaci) a cílové osvětlenosti 300 lx (obr. 7 pro severní orientaci a obr. 8 pro jižní orientaci).

Minimální cílová osvětlenost E_TM = 100 lx po minimálně 50 % doby s denním světlem při D_w = 32 % je pro porovnávaná zastínění dosažena:

• varianta 1 (vertikální překážka): 37 % kontrolních bodů při severní orientaci (F_{point, 100 lx} = 37 %) a 37 % kontrolních bodů při jižní orientaci (F_{point, 100 lx} = 37 %);
• varianta 2 (horizontální překážka): 66 % kontrolních bodů při severní orientaci (F_{point, 100 lx} = 66 %) a 78 % kontrolních bodů při jižní orientaci (F_{point, 100 lx} = 78 %).

Pro činitel denní osvětlenosti D_w = 32 % je v místnosti stíněné horizontální překážkou oproti místnosti stíněné vertikální překážkou dosaženo vyšší hodnoty kritéria F_{point, 100 lx} o 29 p. b. při severní orientaci okna a o 41 p. b. při jižní orientaci okna. Obdobně jako u kritéria F_{point, 0,7 %} v 1. části článku [2] lze uvést, že při shodné hodnotě D_w je pro posuzovanou místnost denní světlo dopadající do bodů v zadní části místnosti stíněno méně horizontální překážkou než překážkou vertikální [9]. V místnosti stíněné horizontální překážkou je proto dosaženo osvětlenosti alespoň 100 lx po minimálně 50 % doby s denním světlem ve více kontrolních bodech než v místnosti stíněné vertikální překážkou.

Obr. 5: Podíl doby s denním světlem F_time [%], po kterou je v kontrolních bodech v místnosti dosaženo minimální cílové osvětlenosti 100 lx, místnost s oknem na sever při D_w = 32 % (autor)

Obr. 6: Podíl doby s denním světlem F_time [%], po kterou je v kontrolních bodech v místnosti dosaženo alespoň minimální cílové osvětlenosti 100 lx, místnost s oknem na jih při D_w = 32 % (autor)

Cílovou osvětlenost E_T = 300 lx po minimálně 50 % doby s denním světlem při D_w = 32 % pro porovnávaná zastínění splní:

• varianta 1 (vertikální překážka): 18 % kontrolních bodů při severní orientaci (F_{point, 300 lx} = 18 %) a 22 % kontrolních bodů při jižní orientaci (F_{point, 300 lx} = 22 %);
• varianta 2 (horizontální překážka): 24 % kontrolních bodů při severní orientaci (F_{point, 300 lx} = 24 %) a 32 % kontrolních bodů při jižní orientaci (F_{point, 300 lx} = 32 %).

V porovnání se zastíněním vertikální překážkou je v hodnocené místnosti stíněné horizontální překážkou při činiteli denní osvětlenosti D_w = 32 % kritérium F_{point, 300 lx} vyšší o 10 p. b. pro jižní orientaci a o 6 p. b. pro severní orientaci. Menší rozdíly v hodnotách kritéria F_{point, 300 lx} pro místnost stíněnou horizontální a vertikální překážkou při shodné hodnotě D_w jsou analogicky jako u kritéria F_{point, 2,0 %} (viz 1. část článku [2]) způsobeny tím, že horizontální překážka výrazněji snižuje přístup denního světla do bodů blíže oknu než do bodů dále od okna [9], jak je patrné také ze srovnání hodnot F_time na obr. 1 – obr. 2, obr. 5 – obr. 8. Denní osvětlenosti 300 lx je přitom dosahováno v bodech v přední části místnosti u okna, kde je pro obě porovnávaná zastínění při shodné hodnotě D_w cílové osvětlenosti 300 lx po minimálně 50 % doby s denním světlem dosaženo v obdobném počtu kontrolních bodů [9].

Obr. 7: Podíl doby s denním světlem F_time [%], po kterou je v kontrolních bodech v místnosti dosaženo cílové osvětlenosti 300 lx, místnost s oknem na sever při D_w = 32 % (autor)

Obr. 8: Podíl doby s denním světlem F_time [%], po kterou je v kontrolních bodech v místnosti dosaženo cílové osvětlenosti 300 lx, místnost s oknem na jih při D_w = 32 % (autor)

Porovnání ekvivalentnosti hodnocení příspěvku denního světla v místnosti pomocí činitele denní osvětlenosti a pomocí hladin osvětleností

V posuzované místnosti stíněné vertikální nebo horizontální překážkou byl příspěvek denního světla hodnocen pomocí činitele denní osvětlenosti (1. část článku [2]) a pomocí hladin osvětleností (2. část článku). Na obr. 9 je graficky provedeno porovnání ekvivalentnosti kritérií F_{point, 0,7 %} a F_{point, 100 lx} (obr. 9a) a ekvivalentnosti kritérií F_{point, 2,0 %} a F_{point, 300 lx} (obr. 9b). Pro sestavení grafů byla použita data z tab. 3 v 1. části článku [2] a z tab. 2 ve 2. části článku. V grafech je vyznačena přímka y = x. Čím blíže se vynesený bod nachází přímce y = x, tím více procentuální podíl vyhovujících bodů zjištěný pomocí činitele denní osvětlenosti (kritéria F_{point, 0,7 %} , F_{point, 2,0 %}) odpovídá procentuálnímu podílu vyhovujících bodů stanovenému pomocí hladin osvětleností (kritéria F_{point, 100 lx} , F_{point, 300 lx}). Pokud se vynesený bod nachází nad přímkou y = x, byl pomocí hladin osvětleností stanoven vyšší podíl vyhovujících bodů než pomocí činitele denní osvětlenosti.

Obr. 9: Grafické porovnání ekvivalentnosti hodnotících kritérií F_{point, 0,7 %} a F_{point, 100 lx} a kritérií F_{point, 2,0 %} a F_{point, 300 lx} pro hodnocenou případovou studii (autor s využitím [9])

Pro jižní i severní orientaci hodnocené místnosti bez stínění byl vyšší podíl vyhovujících kontrolních bodů z hlediska minimální cílové hodnoty i cílové hodnoty příspěvku denního světla zjištěn pomocí hladin osvětleností. Minimální cílová hodnota příspěvku denního světla byla stanovena pomocí kritéria F_{point, 100 lx} vyšší než hodnota kritéria F_{point, 0,7 %} o 9 p. b. pro místnost s oknem na sever a o 20 p. b. pro místnost s oknem na jih. Z hlediska cílové hodnoty příspěvku denního světla v místnosti byla zjištěna hodnota kritéria F_{point, 300 lx} vyšší než hodnota kritéria F_{point, 2,0 %} o 3 p. b. pro místnost s oknem na sever a o 10 p. b. pro místnost s oknem na jih.

Kromě jedné hodnocené varianty zastínění nebyl metodou činitele denní osvětlenosti zjištěn vyšší podíl vyhovujících kontrolních bodů než metodou hladin osvětleností. Pouze u zastínění místnosti s oknem na sever vertikální překážkou pod úhlem ε = 50° byla hodnota kritéria F_{point, 2,0 %} o 1 p. b. vyšší než hodnota kritéria F_{point, 300 lx}.

Při zastínění hodnocené místnosti vertikální překážkou je kritérium F_{point, 100 lx} vyšší než kritérium F_{point, 0,7 %} maximálně o 11 p. b. (zastínění jižně orientované místnosti pod úhlem stínění ε = 10°). Ve všech ostatních posuzovaných variantách zastínění místnosti vertikální překážkou pro severní i jižní orientaci rozdíly v hodnotách obou kritérií nepřevyšují 6 p. b. Oproti tomu v místnosti stíněné horizontální překážkou je pro analyzované způsoby zastínění při ε = 10° až ε = 70° kritérium F_{point, 100 lx} vyšší než kritérium F_{point, 0,7 %} o 9 p. b. až 12 p. b. při severní orientaci okna a o 20 p. b. až o 25 p. b. při jižní orientaci okna.

Rozdíly v hodnotách kritérií F_{point, 300 lx} a F_{point, 2,0 %} v místnosti stíněné vertikální překážkou nepřevyšují 1 p. b. při severní orientaci a 6 p. b. při jižní orientaci. V místnosti stíněné horizontální překážkou kritérium F_{point, 300 lx} nabývá vyšší hodnoty než kritérium F_{point, 2,0 %} maximálně o 5 p. b. v místnosti s oknem na sever a maximálně o 14 p. b. v místnosti s oknem na jih.

Závěr

Ve 2. dílu článku bylo přiblíženo hodnocení příspěvku denního světla metodou založenou na hladinách osvětleností podle normy ČSN EN 17037 [1]. V případové studii byl pomocí hladin osvětleností stanoven příspěvek denního světla v severně a jižně orientované místnosti při zastínění vertikální nebo horizontální překážkou. Pro obě formy zastínění byly stanoveny závislosti podílu kontrolních bodů, ve kterých je splněna cílová nebo minimální cílová osvětlenost, na činiteli denní osvětlenosti D_w. Z analýzy provedené metodou hladin osvětleností vyplývá, že kvantum denního osvětlení uvnitř identických místností s odlišným zastíněním se při shodné hodnotě činitele denní osvětlenosti D_w může výrazně lišit v důsledku polohy stínících překážek (podrobněji viz také [9]). Při stejné hodnotě D_w byla minimální cílová osvětlenost E_TM = 100 lx dosažena při severní i jižní orientaci ve výrazně vyšším podílu kontrolních bodů při zastínění horizontální překážkou. Cílová osvětlenost E_T = 300 lx byla při shodné hodnotě D_w splněna pro obě porovnávané formy zastínění ve srovnatelném počtu kontrolních bodů.

Pro způsoby zastínění analyzované v případové studii lze uvést, že vyhodnocení příspěvku denního světla dle normy ČSN EN 17037 [1] metodou činitele denní osvětlenosti a metodou založenou na hladinách osvětleností se v podmínkách ČR jeví obvykle jako vzájemně ekvivalentní [9]. Pro shodná zastínění byly většinou oběma metodami stanoveny obdobné podíly kontrolních bodů, které splnily cílovou nebo minimální cílovou hodnotu příspěvku denního světla (výsledky se obvykle nelišily o více než 15 p. b.). Výjimkou je jižně orientovaná místnost bez stínění a místnost stíněná horizontální překážkou pod úhly stínění ε od 10° do 70°. V těchto jižně orientovaných místnostech byl metodou osvětleností oproti metodě činitele denní osvětlenosti stanoven o 20 p. b. až 25 p. b. vyšší podíl kontrolních bodů vyhovujících z hlediska minimální cílové hodnoty příspěvku denního světla. Ve studii však byly provedeny výpočty denních osvětleností bez uvažování stínících prostředků, které by zejména v jižně orientované místnosti redukovaly přímé sluneční světlo, které může způsobit zrakový a tepelný diskomfort. Zahrnutím stínících prostředků by při výpočtu metodou hladin osvětleností došlo ke snížení podílu kontrolních bodů, které vyhoví na cílovou a minimální cílovou hladinu osvětlenosti.

Poděkování

Článek vznikl s podporou projektu VUT 2112.

Literatura

1. ČSN EN 17037 Denní osvětlení budov. Praha: Česká agentura pro standardizaci, 2019.
2. GÁBROVÁ, L. Analýza příspěvku denního světla v zastíněné místnosti (část 1): Hodnocení pomocí metody založené na činiteli denní osvětlenosti dle normy ČSN EN 17037: Topinfo, 2023, 25 (14). ISSN 1801-4399. Dostupné také z: https://stavba.tzb-info.cz/denni-osvetleni-a-osluneni/25159-analyza-prispevku-denniho-svetla-v-mistnosti-stinene-radovou-zastavbou-a-balkonem-cast-1.
3. MARDALJEVIC, J. Simulation of annual daylighting profiles for internal illuminance. Lighting Research and Technology. 2000, 32(3), 111-118. https://doi.org/10.1177/096032710003200302. ISSN 1477-1535.
4. REINHART, C. F. a S. HERKEL. The simulation of annual daylight illuminance distributions — a state-of-the-art comparison of six RADIANCE-based methods. Energy and Buildings. 2000, 32(2), 167-187.
   https://doi.org/10.1016/S0378-7788(00)00042-6. ISSN 03787788.
5. PEREZ, R., R. SEALS a J. MICHALSKY. All-weather model for sky luminance distribution—Preliminary configuration and validation. Solar Energy. 1993, 50(3), 235-245. https://doi.org/10.1016/0038-092X(93)90017-I. ISSN 0038092X.
6. 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.
7. REINHART, C. F., John MARDALJEVIC a Zack ROGERS. Dynamic Daylight Performance Metrics for Sustainable Building Design. LEUKOS. 2006, 3(1), 7-31. https://doi.org/10.1582/LEUKOS.2006.03.01.001. ISSN 1550-2724.
8. GÁBROVÁ, L. Rozdíly v tradičním a novém přístupu k hodnocení denního osvětlení budov. TZB-info. Praha: Topinfo, 2017, 19(50). ISSN 1801-4399. Dostupné také z: https://stavba.tzb-info.cz/denni-osvetleni-a-osluneni/16687-rozdily-v-tradicnim-a-novem-pristupu-k-hodnoceni-denniho-osvetleni-budov.
9. 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, Fakulta stavební, Ústav pozemního stavitelství. Vedoucí práce Ing. Karel Čupr, CSc.
10. GRADUATE SCHOOL OF DESIGN – HARVARD UNIVERSITY, CAMBRIDGE. Daysim 3.0, USA, 2010.
11. U.S. DEPARTMENT OF ENERGY. EnergyPlus. USA. Dostupné z: https://energyplus.net/weather.
12. NABIL, A. a J. MARDALJEVIC. Useful daylight illuminance: a new paradigm for assessing daylight in buildings. Lighting Research and Technology. 2005, 37(1), 41-57. https://doi.org/10.1191/1365782805li128oa. ISSN 1477-1535.
13. ILLUMINATING ENGINEERING SOCIETY. Approved Method: IES Spatial Daylight Autonomy (sDA) and Annual Sunlight Exposure (ASE). New York: Illuminating Engineering Society of North America, 2013.
14. HESCHONG MAHONE GROUP. Daylight Metrics - PIER Daylighting Plus Research Program, Final Report to the California Energy Commission. USA, 2012.
15. Nařízení vlády č. 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci.
16. 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.
17. ČSN 73 0580-1. Denní osvětlení budov – Část 1: Základní požadavky. Praha: Český normalizační institut, 2007. Ve znění změn Z1, Z2 a Z3.