Denní osvětlení ve školách dle ČSN EN 17037

Sluneční paprsky a denní světlo jsou neodmyslitelnou součástí našeho života. Mají zásadní vliv na lidský organismus a celkovou duševní pohodu. V dnešní době tráví lidé větší část dne v uzavřených prostorách ať na pracovištích, doma či ve školních učebnách a  je otázkou jestli je v těchto prostorech dostatek denního světla.

Důležitým parametrem je i vývoj člověka a situace, kdy již v předškolním a školním věku má být dbáno na to, aby všechny pracovní prostory dětí a studentů byly dostatečně osvětleny denním světlem.

Množství denního osvětlení ve vnitřních prostorech se z hlediska hygienického řeší především při výstavbách nových budov či rekonstrukcích budov stávajících.

Tento článek je zaměřen na základní seznámení čtenáře s problematikou denního osvětlení ve školách v rámci legislativy a především na zjištění kvality denního světla ve stávajícím školském objektu ve vztahu k dnešním platným vyhláškám a  normovým hodnotám.

Denní osvětlení ve vnitřních prostorech:

Cílem návrhu denního osvětlení je zajistit v místnosti dostatek světla, které je rozptýlené v atmosféře a vytvořit tak vhodné světelné podmínky pro zrakové práce konané v interiéru. Zraková pohoda je stav, splňující hygienické požadavky, které závisí na intenzitě a kvalitě denního osvětlení. K posouzení denního osvětlení se zpravidla používá model zatažené oblohy v zimě, nezávisle na světových stranách. V takovém případě je slunce zakryto mraky a obloha působí jako plošný zdroj světla. Jas oblohy se mění jen s výškou nad horizontem. Příslušné požadavky se tedy týkají všech místností bez ohledu na světové strany.

Pro zajištění dostatečného denního osvětlení během roku mají mít osvětlovací otvory odpovídající plochu. Pří hodnocení příspěvku denního světla se zohledňuje dostupnost denního světla v daném místě a vlastnosti prostoru (např. Vnější překážky, činitel prostupu zasklením, tloušťka stěn a střech, vnitřní členění a činitel odrazu světla povrchů, vnitřní vybavení, apod.)

Množství světla v místnostech, jeho složení, poměry a prostorové rozdělení rozhodují o zrakové pohodě člověka. Zdravotní, ekonomický a ekologický důvod jsou aspekty, které dávají přednost dennímu osvětlení před osvětlením umělým.

Denní světlo: Viditelná část globálního denního záření
Činitel denní osvětlenosti: Podíl osvětlenosti v bodě dané roviny vyvolané světlem dopadajícím přímo nebo nepřímo z oblohy se známým nebo předpokládaným rozložením jasu a osvětlenosti vodorovné roviny od nezastíněné oblohy stejných vlastností, přímé sluneční světlo je z obou osvětleností vyloučeno

Hygienické požadavky na stavby – denní osvětlení škol:

Rok 1956 je pro posuzování denního osvětlení v naší republice přelomový. Je to rok, kdy vychází první specializovaná norma na denní osvětlení (ČSN 730511:1956 – denní osvětlení průmyslových budov). Dochází k přechodu od normování osvětlovacího otvoru k požadavkům na úroveň denního osvětlení. V roce 1965 vychází norma denní osvětlení škol ČSN 360041.

V roce 1978 vyšla v platnost norma ČSN 730580-1 Denní osvětlení budov. Část 1: základní ustanovení. V srpnu roku 2019 vychází česká verze evropské normy ČSN EN 17037 a je normou základní.

Současně platné normy a vyhlášky z hlediska denního osvětlení pro školy:

Normy:
ČSN EN 17037 (08/2019)
ČSN 730580-1:2007 Denní osvětlení budov. Část 1:Základní požadavky (Změna Z3 z 08/2019)
ČSN 730580-3:1994 Denní osvětlení budov. Část 3:Denní osvětlení škol (Změna Z3 z 08/2019)
Vyhlášky:
Vyhláška 465/2016 Sb. kterou se mění vyhláška č. 410/2005 Sb., o hygienických požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých, ve znění vyhlášky č. 343/2009 Sb.
(předškolní a školní – vyjma škol vysokých)

Tyto veškeré požadavky jsou závazné zákonem o územním plánování a stavebním řádu (z.č. 183/2006 Sb.) a prováděcí vyhláškou č.268/2009 Sb. O technických požadavcích na stavby.

Technické a normové požadavky:

V nových a rekonstruovaných objektech školských zařízení musí vyhovovat dennímu osvětlení dle normových hodnot vnitřní prostory s trvalým pobytem lidí a prostory, ve kterých se uživatelé střídají v krátkodobém pobytu, ale celková doba pobytu v nich má trvalý charakter.

Trvalý pobyt (čl.3.1.3.ČSN 730580-1):

Trvalý pobyt je pobyt lidí ve vnitřním prostoru nebo v jeho funkčně vymezené části, který trvá v průběhu jednoho dne (za denního světla) déle než 4 hodiny a opakuje se při trvalém užívání budovy více než jednou týdně.

Do prostor s trvalým pobytem lidí jsou ve školách například zařazeny učebny kmenové i víceúčelové, pracovny, posluchárny, studovny, kabinety, pracovny vyučujících, kanceláře, sborovny atd. Za prostor s vyhovujícím denním světlem se považuje prostor, v němž je dosaženo hodnoty cílové osvětlenosti na části srovnávací roviny uvnitř prostoru nejméně po polovinu doby s denním světlem.

V prostorech se svislými nebo šikmými osvětlovacími otvory musí být na srovnávací rovině zároveň splněna hodnota minimální cílové osvětlenosti.

Srovnávací rovina se umisťuje do výšky 850 mm nad podlahou, pokud není uvedeno jinak. Při hodnocení lze z důvodů eliminace singularit malou část srovnávací roviny vynechat. Z oblasti sítě hodnotících bodů uvnitř prostoru se má vyloučit pruh o šířce 500 mm od stěn, pokud není uvedeno jinak.

Hodnoty cílových osvětleností, minimálních cílových osvětleností a části srovnávací roviny jsou uvedeny v ČSN EN 17037 tab. A1

Výpočetní metody pro příspěvek denního světla:

Příspěvek denního světla ve vnitřních prostorech lze posoudit ověřeným počítačovým programem dvěma metodami dle ČSN EN 17037. Pro tento případ byla vybrána metoda 1:

Výpočetní metoda s použitím činitele denní osvětlenosti na srovnávací rovině. Hodnoty cílových činitelů denní osvětlenosti (D_T) a minimálních činitelů denní osvětlenosti (D_TM), kterých má být v závislosti na zeměpisné poloze dosaženo, jsou uvedeny v příloze (A) ČSN EN 17037.

Doporučení pro příspěvek denního světla v prostoru:

Hodnoty cílové osvětlenosti E_T (lx) se má dosáhnout na stanovené části srovnávací roviny F_plane,% uvnitř prostoru. U prostoru se svislým nebo šikmým osvětlovacím otvorem (otvory) se má dosáhnout minimální hodnoty cílové osvětlenosti E_TM (lx) na celé (tzn. 95 %) části prostoru F_plane,%.

Doporučená úroveň pro svislé a šikmé okenní otvory	Cílová osvětlenost ET (lx)	Část prostoru pro hodnocení cílové osvětlenosti Fplane,%	Minimální cílová osvětlenost ETM (lx)	Část prostoru pro hodnocení minimální cílové osvětlenosti Fplane,%	Podíl doby s denním světlem FTime,%
Minimální	300	50 %	100	95 %	50 %
Střední	500	50 %	300	95 %	50 %
Velké	700	50 %	500	95 %	50 %

Tabulka A. 1 – Doporučení pro příspěvek denního světla pro svislé nebo šikmé osvětlovací otvory (ČSN EN 17037)
POZNÁMKA: Cílový činitel denní osvětlenosti (D_T)a minimální cílový činitel denní osvětlenosti (D_TM) odpovídající cílové osvětlenosti a minimální cílové osvětlenosti pro hlavní města členských zemí CEN jsou v tabulce A.3

Země	Hlavní město	zeměpisná šířka φ[°]	Medián oblohové rovnoměrné osvětlenosti Ev,d,med	D pro překročení 100 lx	D pro překročení 300 lx	D pro překročení 500 lx	D pro překročení 750 lx
Česká Republika	Praha	50 %	14 900	0,7 %	2,0 %	3,40 %	5,00 %

Tabulka A. 3 – Hodnoty D pro osvětlovací otvory pro překročení hladin osvětlenosti 100, 300, 500 nebo 750 lx při podílu doby s denním světlem FTime, = 50 % pro českou republiku (ČSN EN 17037)

Užívání budov z hlediska denního osvětlení:

Exteriér:

Venkovní podmínky:

Základním požadavkem při urbanistickém řešení škol a předškolních zařízení je vytvořit příznivé podmínky pro přístup denního světla k průčelím s bočními osvětlovacími otvory vnitřních prostorů pro hromadnou výuku omezením venkovního stínění (okolní zástavba, vystupující části vlastního objektu, vzrostlá zeleň, terénní úpravy).

Venkovní povrchy:

Povrchy podílející se významně na tvorbě venkovní i vnitřní odražené složky činitele denní osvětlenosti se navrhují s hodnotami činitele odrazu světla v mezích 0,3–0,6 (světlejší dlažba, světlejší odstín průčelí atd.)

Lesklé povrchy:

Blízké objekty s lesklým povrchem nemají odrážet přímé sluneční světlo směrem k osvětlovacím otvorům.

Venkovní překážky:

Dřeviny by neměli způsobit snížení parametru denního osvětlení ve výukových a pobytových místnostech pod požadovaný limit. Vzdálenost sázené dřeviny (hlavně jehličnatých porostů) od obvodové zdi budov by měla být stejná, jako je její předpokládaná maximální výška. Vysazené rostliny a dřeviny musí být řádně udržovány.

Doporučení se týká především jehličnatých dřevin. V zimě, kdy jsou světelné podmínky nejhorší, listnaté stromy opadávají a nestíní.

Za potřebný odstup stínících překážek, vyjádřený jako poměr převýšení stínící hrany překážky nad osou oken ke kolmé půdorysné vzdálenosti hrany od průčelí se považuje průměrná hodnota 1:3.

Interiér:

Vnitřní povrchy:

Povrchy pracovních ploch se navrhují vždy s rozptylnou, nelesklou úpravou. Doporučuje se, aby měli hodnoty činitele odrazu světla v mezích 0,3 až 0,45.

Tabule v učebnách a posluchárnách se navrhují s činitelem odrazu světla nejméně 0,1 a se snadno čistitelným rozptýleným povrchem, který si tyto vlastnosti udržuje i po dlouhodobém používání. Toto pravidlo se nevztahuje na tabule, na které se nepíše křídou.

Ve vnitřních prostorech, vyžadující soustředěnou práci, se používá chladnějších, klidných barevných odstínů.

Vnitřní prostory s obrazovkami:

Ve vnitřních prostorech s pravidelně používanými obrazovkami nebo přístroji s displeji se navrhuje denní osvětlení a vzájemný vztah obrazovek a displejů k osvětlovacím otvorům tak, aby:

• nevznikly rušivé obrazy světla na obrazovkách nebo displejích zrcadlením osvětlovacích otvorů
• nebyla úroveň denního osvětlení povrchu obrazovek nebo displejů tak velká, že by mohla narušovat jejich viditelnost
• nevzniklo oslnění velkým jasem osvětlovacích otvorů v blízkosti obvyklého směru pohledu na obrazovku

Nejvhodnější umístění obrazovek je takové, aby denní světlo přicházelo převážně ze strany nebo seshora.

Vnitřní prostory s obrazovkami a displeji se navrhují s plynulou regulací denního osvětlení (nikoliv stupňovitou).

Sledování úrovně denního osvětlení:

pro zabezpečení dostatečné úrovně denního osvětlení ve výukových prostorech při proměnlivém denním osvětlení během dne i roku a pro hospodárné využití denního osvětlení i elektrické energie se doporučuje ve větších budovách sledovat průběžně denní osvětlení pomocí čidel. Sleduje se každý vnitřní prostor zvlášť nebo lépe společně pro skupiny vnitřních prostorů s obdobnými podmínkami denního osvětlení (stejná orientace osvětlovacích otvorů, obdobné podmínky venkovních stínění atd.) Při poklesu úrovně denního osvětlení pod kritickou hranici se zapíná umělé osvětlení, při přestupování této hodnoty se vypíná.

Množství denního osvětlení ve stávající školní budově:

Charakteristika řešeného objektu:

Název stavby: Vyšší odborná škola stavební a Střední škola stavební Vysoké Mýto
Místo stavby: st.p.č. 230/1, 230/2, 232/3 k.ú. Vysoké Mýto
Adresa: Komenského 1/II, 566 19 Vysoké Mýto

Popis lokality:

Školní budova se nachází v centru města Vysokého Mýta v rovinatém území. Ze severní a západní strany je obklopena Havlíčkovými sady a ulicí Komenského a z východní a jižní stany na objekt navazuje městská zástavba.

Účel užívání stavby:

Komplex budov je užíván pro účely středoškolského a vyššího vzdělávání pro studenty od 15 let. Areál je složen ze čtyřech pavilonů vzájemně propojenými spojovacími chodbami. Tři hlavní pavilony slouží pro výuku a zázemí školy, čtvrtý pavilon slouží jako tělocvična.

Popis hodnoceného prostoru:

Pro posuzování kvality denního osvětlení byly vybrány kmenové učebny s charakterem splňující podmínky pro trvalý pobyt lidí. Pro hodnocení byly vybrány třídy různých velikostí a velikostí okenních otvorů s různou barevností povrchů a jinými podmínkami zastínění oken. U všech hodnocených tříd je doporučení pro příspěvek denního světla pro svislé nebo šikmé osvětlovací otvory a výpočetní rovina je brána dle normových hodnot 850 mm nad podlahou.

Učebna 1
Místnost se nachází v pavilonu 2 ve druhém nadzemním podlaží. Je dlouhá 11,75 m a hluboká 6,5 m. Světlá výška místnosti činí 3,2 m. Ve třídě jsou osazena plastová okna s dvojsklem v počtu 4 kusy a rozměru 2,35 × 2,1 m. arva stěn a stropu je bílá, podlahy hnědá.

Učebna 2
Místnost se nachází v pavilonu 3 ve druhém nadzemním podlaží. Je dlouhá 9,25 m a hluboká 6 m. Světlá výška místnosti činí 3,6 m. Ve třídě jsou osazena plastová okna s dvojsklem v počtu 4 kusy a rozměru 1,2 × 2,3 m. Barva stěn je zelená a žlutá, stropu bílá a podlahy hnědá.

Výpočtová část:

Vstupní údaje výpočtu:
Hodnota činitele prostupu světla Τ_s,norm pro vybrané materiály

• činitel prostupu světla sklem Τ_s,norm = 0,92 pro 1 sklo
• činitel ztrát světla konstrukcí okna Τ_k = 0,7–0,8 dle konstrukce okna

Znečištění venkovního vzduchu je: Střední při spadu prachu od 50 do 200 Mg/Km².
Znečištění vzduchu ve vnitřním prostoru: Malé ve vnitřních prostorech s čistým provozem bez zdrojů znečištění.

Pro zjištění vnitřní odražené složky činitele denní osvětlenosti je hodnota středního činitele odrazu světla vnitřních povrchů dle ČSN EN 17037, část B.3.1.

• pro stěny ρ = 0,75 (učebna 1), ρ = 0,5 (učebna 2),
• pro strop ρ = 0,75 (učebna 1 a učebna 2)
• pro podlahu ρ = 0,3 (učebna 1 a učebna 2)
• pro plochy bezprostředně sousedící s osvětlovacími otvory ρ = 0,75 (učebna 1 a učebna 2)
• venkovní překážky (okolní objekty) a povrchy ρ = 0,3
• venkovní terén ρ = 0,2

Výpočet dle platné ČSN EN 17037:

Název	Hodnoty minimální cílové osvětlenosti	Hodnoty cílové osvětlenosti	Hodnocení
Učebna 1
ČDO dle ČSN EN 17307	(0,7) 93/95 %	(2,0) 45/50 %	NEVYHOVUJE
Učebna 2
ČDO dle ČSN EN 17307	(0,7) 74/95 %	(2,0) 31/50 %	NEVYHOVUJE

Posuzované učebny mají z pohledu dnešní platné normy nevyhovující denní osvětlení v posuzovaném prostoru. U učebny č.1 je nevyhovující výsledek v řádu jednotek procent, takže z komplexního pohledu je denní osvětlení v této učebně na dobré úrovni. U učebny č.2 je nevyhovující výsledek v řádu desítek procent a je zde úroveň denního osvětlení špatná.

Srovnávací výpočet dle již neplatné tabulky 1 v ČSN 730580-3 :

Název	Minimální hodnota činitele denní osvětlenosti	Hodnocení
Učebna 1	1,5 %
ČDO dle ČSN 730580-3	18	vyhovuje 18 pracovních míst z 36
Učebna 2	1,5 %
ČDO dle ČSN 730580-3	12	vyhovuje 12 pracovních míst z 30

Závěr:

Z pohledu dnešní legislativy jsou učebny vyhovující jen z části. Je jasné, že tyto prostory byly navrhovány v době, kdy platily odlišné legislativní požadavky. Mělo by být ale dbáno na to, aby byl vnitřní prostor co nejvíce vyhovující dnešním legislativním požadavkům a denní světlo mělo pozitivní vliv na osazenstvo učeben.

Je zde proveden výpočet dle platné ČSN EN 17037 a pro srovnání výpočet dle ČSN 730580-3 (tabulka č.1), která je v tuto dobu již neplatná. Z těchto dvou výpočtů je patrné, že již neplatná ČSN 730580-3 (tabulka č.1) měla v tomto konkrétním případě přísnější hodnocení než právě platná norma. Dalším důležitým faktem je i to, že se u této konkrétní školy plánuje její zateplení (zvětší se šířka ostění) a tím se zhorší i hodnoty činitele denní osvětlenosti.

I když je zde uveden příklad na konkrétním typu školy, tento problém se týká stávajících škol všeobecně a určitě by se takovýchto příkladů našlo více. Cílem tohoto článku by mělo být zamyšlení provozovatelů a ředitelů škol, jak jsou na tom s denním osvětlením jejich učebny.

Literatura:

Výkresová dokumentace objektu
Fotodokumentace objektu
www.stavebniskola.cz
www.nahlizenidokn.cuzk.cz
www.mapy.cz
ČSN EN 17037 (08/2019)
ČSN 730580-1:2007 Denní osvětlení budov. Část 1:Základní požadavky (Změna Z3 z 08/2019)
ČSN 730580-3:1994 Denní osvětlení budov. Část 3:Denní osvětlení škol (Změna Z3 z 08/2019)
Vyhláška 465/2016 Sb. kterou se mění vyhláška č. 410/2005 Sb., o hygienických požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých, ve znění vyhlášky č. 343/2009 Sb.
Denní osvětlení budov – Daniela Bošová, Praha ČKAIT 2016
Stavební fyzika 1 – Denní osvětlení a oslunění budov. Ing. Jiřina Weiglová, Csc., Ing Daniela Bedlovičová, Ph.D., Ing. Jan Kaňka, Ph.D, ČVUT nakladatelství – Praha 2006

www.udrzitelne–projekty.cz