Tvorba prostredia z hľadiska zabezpečenia denného svetla v budovách

Význam denného svetla

Zabezpečenie denného svetla v budovách znižuje energetické vstupy potrebné na umelé osvetlenie. Denné svetlo súvisí s periodicitou rotačného pohybu zeme okolo vlastnej osi a má naň vplyv charakter oblohy, ktorá sa stáva aj okrajovou podmienkou pri hodnotení denného svetla (zamračená obloha) a insolácie – preslnenia priestorov, v ktorých dlhodobo pobýva človek (podmienka bezoblačných dní). Aká bude kvalita denného svetla v interiéri, to záleží na prvotnom architektonickom návrhu pri umiestňovaní stavieb do urbanistického prostredia. Slnečný lúč počas svojej cesty od zdroja k človeku vo vnútornom prostredí budov prechádza vesmírom cez atmosféru a transparentné prvky obvodového plášťa. Preto je potrebná symbióza celkovej hmoty nového stavebného diela a jednotlivých konštrukčných prvkov s okolím tak, aby denné svetlo bolo podľa možnosti všadeprítomné.

Človek trávi vo vnútornom prostredí budov stále viac času a prichádza o priamy kontakt so slnečnými lúčmi v exteriéri. Význam denného svetla spočíva v troch základných dimen­ziách – v zdravotnej oblasti, výkonnostnej oblasti a v pocite pohody. Všeobecne možno zhrnúť tieto pozitíva takto:

• denné svetlo je celospektrálne, schopné vyvolať zrakový vnem, zatiaľ sa nedá nahradiť umelými zdrojmi,
• striedanie dňa a noci ovplyvňuje cirkadiánne rytmy (1), svetelnú synchronizáciu denných rytmov,
• viditeľná zložka denného svetla umožňuje videnie, fotoperiodicizmus (vplyv svetla na časti vegetatívneho nervového systému),
• denné svetlo vplýva na našu náladu a ovplyvňuje zdravie, 
• slnečné svetlo pôsobí na metabolizmus cholesterolu tak, že jeho hladina výrazne klesá (2),
• denné svetlo spôsobuje vylučovanie hormónu kortizol, ktorý dodáva telu energiu a zlepšuje imunitný systém; najvyššie hladiny sú počas svetlej periódy dňa (3).

Z uvedených dôvodov sa treba zaoberať zabezpečením denného svetla v stavbách. Určujúce v tomto smere sú legislatívne nástroje a orgány, ktoré dohliadajú na ich dodržiavanie (stavebné úrady, regionálne úrady verejného zdravotníctva).

Požiadavky na zabezpečenie denného svetla v budovách

Hierarchické usporiadanie legislatívnych nástrojov s požiadavkami na denné svetlo v budovách je uvedené v tabuľke.

Legislatívne opatrenia uvedené v tabuľke uvádzajú tieto hlavné myšlienky potrebné na tvorivý proces návrhu budovy v štádiu stavebného riešenia:

• stavba sa má dispozične a prevádzkovo riešiť tak, aby sa čo najlepšie využilo slnečné žiarenie a denné svetlo,
• v novonavrhovaných budovách sa trvalé dopĺňanie denného svetla svetlom zo zdrojov umelého osvetlenia nesmie zriaďovať v obytných miestnostiach bytov, v izbách ubytovacích zariadení internátneho typu, v denných miestnostiach zariadení na predškolskú výchovu, v učebniach škôl okrem špeciálnych učební, v lôžkových izbách zdravotníckych zariadení, sociálnych služieb a sociálnoprávnej ochrany detí a sociálnej kurately,
• vzájomné odstupy stavieb musia spĺňať požiadavky na denné osvetlenie a preslnenie a na zachovanie pohody bývania.

Legislatívne nástroje v oblasti denného svetla

V projektovej praxi sa stretávame s nedostatočným riešením požiadaviek na svetlo zo strany tvorcov projektu. Nedostatky možno zhrnúť do častého retroaktívne reagujúceho postupu, t. j. architektonická koncepcia sa kompletne spracuje a svetelná technika sa rieši dodatočne, čo neskôr vyvoláva zásahy do koncepcie (4).
Z tohto dôvodu je vhodná proaktívna tvorba architektonického diela, ktorá počíta s účasťou špecialistu na svetelnú techniku už v začiatočných štádiách tvorby. Splnenie požiadaviek na denné svetlo v budovách závisí od:

• exteriérových podmienok, ako sú obloha, lokalita alebo počasie; vplyv atmosféry na pokles ožiarenosti alebo osvetlenosti zemského povrchu je funkciou zákalového faktora T a výšky slnka ho; napr. v mesiaci január 2008 bolo na území Prešova (49 s. z. š.) inverzné a zamračené počasie, bol iba jeden slnečný deň, pričom ostatné dni bola intenzita denného svetla v exteriéri pri zamračenej oblohe 2 000 až 5 000 lx; takéto obdobia s nízkou intenzitou denného svetla, ktoré sa začínajú v zime a končia sa na jar, vyvolávajú extrémne výkyvy nálad a depresie; súvisiaca emočná porucha sa nazýva SAD (sezónna afektívna disfunkcia) a len v USA ňou podľa odhadov trpí asi 25 miliónov ľudí (2),
• lokality, krajiny a jej tvaroslovia; napr. v niektorých údoliach je tienenie kopcami v zimnom období také rozsiahle, že priame slnečné lúče tam pri nízkej výške slnka (h_o = 5 °) ani nedopadnú,
• okolitého prostredia – odrazov od okolitých budov, vzájomných odstupov budov,
• spôsobu distribúcie denného svetla do interiérov budov, od samotného návrhu cez realizáciu až po prevádzkovanie; každá fáza tohto životného cyklu budovy má svoj podiel na výslednej svetlotechnickej kvalite vnútorného prostredia,
• veľkosti plochy okennej konštrukcie, systému presvetlenia, veľkosti plochy miestnosti, jej účelu a orientácie na svetovú stranu pri preslnení,
• triedy zrakovej činnosti a veľkosti funkčne vymedzenej časti pracovného priestoru; priestor s dostatočným osvetlením sa určuje tak, aby jeho pôdorysná plocha tvorila najmenej 10 m2 alebo najmenej 1/3 pôdorysnej plochy vnútorného priestoru; funkčne vymedzená časť priestoru s dostatočným osvetlením sa musí vyznačiť v projektovej dokumentácii.

Normatívne požiadavky na denné svetlo v stavbách treba vnímať pri projektovaní v dvoch prípadoch (subsystémoch):

• zabezpečenie denného svetla v jestvujúcich okolitých budovách,
• zabezpečenie denného svetla v navrhovanej budove.

V každom subsystéme je nevyhnutné posudzovať špecificky, či ide o obytné, alebo o pracovné priestory.

Obytné priestory

Pri obytných priestoroch treba zabezpečiť splnenie požiadaviek na:

• preslnenie (insoláciu) vnútorných priestorov (v závislosti od plochy bytových priestorov, po­čtu obytných miestností, orientácie budovy); byt je preslnený vtedy, ak sa súčet podlahových plôch preslených obytných miestností rovná najmenej 1/3 obytnej plochy bytu,
• minimálne hodnoty činiteľa dennej osvetlenosti (D (%) – daylight factor) v dvoch kontrolných bodoch v polovici hĺbky miestnosti, ktoré sú vzdialené 1m od vnútorných povrchov bočných stien; ďalej sa musí dodržať aj priemerná hodnota činiteľa dennej osvetlenosti z obidvoch týchto bodov,
• na maximálne hodnoty ekvivalentného uhla tienenia.

Pracovné priestory

Pre pracovné priestory treba splniť požiadavky na:

• minimálne hodnoty činiteľa dennej osvetlenosti D pre požadovanú triedu zrakovej činnosti pre bočné osvetľovacie otvory a priemerné hodnoty činiteľa dennej osvetlenosti Dm pri hornom a kombinovanom dennom osvetlení,
• maximálne hodnoty ekvivalentného uhla tienenia.   

  
Normatívne hodnoty jednotlivých parametrov sa udávajú v STN, uvedených v tabuľke.

Algoritmus tvorby budovy z hľadiska zabezpečenia denného svetla

Životný cyklus budovy od jej návrhu cez realizáciu až po prevádzkovanie sa nezaobíde bez riešenia požiadaviek na denné svetlo. Väzbu tvorby architektonického diela a stavebnej fyziky (časť denné osvetlenie) v etape projektovania možno uplatniť postupom uvedeným na obr. 1. Je to vlastne metodika, algoritmus optimálnej postupnosti pri návrhu denného svetla v budovách. V ďalších fázach životného cyklu budovy dochádza k zmenám oproti projektu, čo sa premieta do svetlotechnickej kvality prostredia (5).

Tvorba urbanistického prostredia z hľadiska zabezpečenia denného svetla v zmysle algoritmu na obr. 1 zahŕňa činnosti, ktoré je nevyhnutné uskutočňovať v etape urbanistického návrhu, uvedené nižšie.

Obr. 1 Tvorba denného osvetlenia vo vnútornom prostredí v rámci životného cyklu stavby – projektovej etapy

Stanovenie cieľov tvorivého procesu

• Zabezpečiť maximálny komfort pre užívateľov stavby, čiže jej vnútorných priestorov, z hľadiska úrovne dennej osvetlenosti.
• Z pohľadu okolitej zástavby a funkčných meradiel novostavby riešiť splnenie parametrov na denné svetlo zónovaním; zónovanie možno realizovať po výške budovy – podlažiach (rozdielne funkcie, dispozície i požiadavky na svetlo po výške budovy sú zjavné napr. pri polyfunkčných domoch); zónovaním na jednej výškovej úrovni budovy možno rozčleniť priestory podlažia napr. z pohľadu preslnenia vo vzťahu k svetovým stranám (byty riešiť podľa počtu obytných miestností a ich orientácie); zónovanie je teda úzko spojené s budúcou prevádzkou a s potrebou denného svetla v budove, udáva jej budúce funkčné využitie.

Analýza požiadaviek

Analýza požiadaviek by sa mala zamerať nielen na splnenie cieľov tvorivého procesu a požiadaviek investora (developera), ale aj na potreby a požiadavky okolitej zástavby. Analýza má teda vychádzať aj zo zámeru, normových požiadaviek a miestnych možností na výstavbu. Tu treba:

• analyzovať funkciu okolitých budov, ktoré môže riešená stavba (novostavba, nadstavba) ovplyvňovať svojím tieniacim účinkom,
• oboznámiť okolitých vlastníkov so zámerom výstavby (potenciálnych účastníkov územného konania) a zdokumetovať ich požiadavky; túto časť analýzy je vhodné riešiť za spolu­účasti špecialistu na svetelnú techniku, aby sa určili kritické miesta, ktoré budú ovplyvňovať výsledný architektonický koncept,
• v analýze požiadaviek spracovať aj podklady pre svetlotechnické posúdenie – situáciu, výškové zameranie okolitej zástavby, resp. zameranie skutkového stavu na posúdenie plochy preslnenia obytných miestností bytu,
• analyzovať súčasný stav kvality denného svetla v okolitej zástavbe, lebo už súčasný stav (pri prielukách) je často nevyhovujúci a dochádza k ďalšiemu zhoršeniu denného osvetlenia (napr. prekročenie ekvivalentného uhla tienenia, alebo nedostatočný čas preslnenia); vhodný je tzv. nultý variant svetlotechnického posúdenia pred samotnou výstavbou, z ktorého môžu vzniknúť predrokovania alebo dohody, napr. súhlas vlastníka s využitím združeného osvetlenia po realizácii navrhovanej stavby; ďalšiou možnosťou je ústup od prvotných cieľov výstavby (napr. menšia výška budovy, väčšie odstupy) do takej miery, aby sa umožnila bezproblémová výstavba; vlastníci, ktorých sa to týka, totiž často žiadajú nereálne kompenzácie za zhoršenie distribúcie denného svetla vplyvom novostavby.

Koncepcia návrhov

Koncepcia návrhov vychádza z predchádzajúcich dvoch bodov a tvorca (architekt) spracúva prvotnú koncepciu riešenia, ktorú upresňuje so špecialistom na svetelnú techniku, samozrejme, aj s inými špecialistami.

Dopracovaný konečný návrh riešenia

Konečný návrh riešenia má garantovať splnenie požiadaviek na denné svetlo v budove. Často sa stáva, že splnenie normových požiadaviek nie je komplexné (D – činiteľ dennej osvetlenosti, UT – ekvivalentný uhol tienenia a čas insolácie – preslnenia), preto môžu vzniknúť rôzne kombinácie výsledného riešenia a závery svetlotechnického posúdenia. Stačí, že z posudzovaných troch kritérií nie sú dosiahnuté normové požiadavky v jednom kritickom mieste (miestnosti) a celé posúdenie má potom negatívny záver. Pri dôslednom návrhu by k takýmto situáciám nemalo dochádzať.

Dokončená koncepcia hmotného a funkčného riešenia budovy slúži ďalej na potreby posudzovania vplyvov stavby na životné prostredie (EIA) alebo projektu pre územné konanie či stavebné povolenie. V ďalších stupňoch projektovej dokumentácie sa upresňujú konštrukčné a materiálové riešenia, ktoré majú vplyv na kvalitu denného osvetlenia. Následne sa riešia aj ďalšie kritériá a postupy pri návrhu a posúdení dennej osvetlenosti v interiéroch budov, napr. z pohľadu energetickej certifikácie budov (6).

Záver

Predložená metodika tvorby budov z hľadiska zabezpečenia denného svetla vychádza z praktických poznatkov z projektovej činnosti a jej zmyslom je:

• zovšeobecniť získané poznatky pri posudzovaní budov z hľadiska zabezpečenia denného svetla,
• vyhnúť sa nepriaznivým situáciám oneskoreného riešenia denného svetla v budovách, lebo vtedy vznikajú ekonomické straty z prepracovania projektu alebo z jeho pozastavenia,
• vyzdvihnúť tvorbu proaktívneho (včasného) zabezpečenia denného svetla v interiéroch budov v projektovom procese,
• poukázať na nevyhnutnú spoluprácu architekta a špecialistu na svetelnú techniku už v prvých fázach tvorivého procesu.

Právo na svetlo je právom každého človeka. Urbanistickou činnosťou sa človeku do interiéru denného svetla dostáva čoraz menej. Zmenou životného štýlu je človek stále viac spätý s vnútorným prostredím, preto je namieste ustavičná snaha zabezpečiť prirodzené denné svetlo v interiéri. Trvalo udržateľná výstavba je globálnou úlohou ľudstva, ktorej význam a naliehavosť neustále narastá (7).

Ing. Marián Flimel, CSc.
Foto: JAGA

Autor pôsobí na Katedre manažmentu výroby Fakulty výrobných technológií TU Košice so sídlom v Prešove. Je autorizovaným stavebným inžinierom pre komplexné projektovanie pozemných stavieb.
Recenzoval: Ing. Stanislav Darula, CSc.

Literatúra
1. Boyce, P. R.: Lighting Research for Interiors: the Beginning of the End or the End of beginning. In: Lighting Research & Technology 36, 4, 2004, s. 283 – 294.
2. Liberman J.: Světlo – lék budoucnosti. Praha: Nakladatelství Blue step, spol. s r. o., 2006.
3. www.melatonin.com
4. Flimel M.: Prístupy k návrhu denného osvetlenia v interiéri. In: Světlo, roč. 9, č. 4, 2006 , s. 40 – 42.
5. Flimel M.: Riziká a chyby pri zabezpečovaní svetla v interiérii. In: Světlo, roč. 8, č. 2, 2005, s. 58 – 60.
6. Darula S. – Gašparovský D.: Denné osvetlenie v budovách: Posúdenie podľa STN 73 0580 a STN EN 15 193. In: Projekt a stavba 1 – 2, 2008, s. 27 – 34.
7. Hraška J.: Trvalo udržateľná výstavba – ciele, možnosti, hodnotiace nástroje. In: Zborník prednášok z medzinárodnej vedeckej konferencie Budovy a prostredie 2007, s. 5 – 8.

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK 4/2008.