Marek Pavlík

Návrh osvetlenia použítím programu Dialux

2015

Autorské práva

EKNIHU napísal © Marek Pavlík, MMXV; Obálka: © Dominika Uličná, MMXV; Vydavateľ elektronickej knihy: © Druska Books; EKNIHU zostavil: Tibor Repček.

Všetky práva vyhradené. Nijaká časť tejto knihy nesmie byť reprodukovaná, uchovávaná v rešeršných systémoch alebo prenášaná akýmkoľvek spôsobom vrátane elektronického, mechanického, fotografického či iného záznamu bez predchádzajúceho písomného súhlasu autora, respektíve vydavateľa.

ISBN: 978-80-8171-053-7

Úvod

Návrh osvetlenia a hlavne návrh osvetlenia vnútorných pracovných priestorov prešiel značnou zmenou. Donedávna platila norma STN EN 12464-1:2004, no táto norma prešla revíziou a v súčasnosti platná norma STN EN 12464-1:2012 značne skomplikovala samotný návrh osvetlenia

Osvetlenie je potrebné pre náš každodenný život a až 1/3 zo spotrebovanej elektrickej energie je spotrebovaná práve na osvetlenie. Nesprávny návrh osvetlenia môže mať za následok pracovnú nepohodu, čo sa v konečnom dôsledku odzrkadlí na pracovnom výkone v zamestnaní alebo vonku.

Táto publikácia je zameraná na návrh osvetlenia použitím programu Dialux. Program Dialux je celosvetovo uznávaný program slúžiaci na účely návrhov osvetlení rôznych druhov.

V kapitole 1 sú popísané základné normy zaoberajúce sa návrhom rôznych druhov osvetlení. V ďalších kapitolách 3 – 7 je popísaný celý postup návrhu jednotlivých druhov osvetlení v programe Dialux. Popisy postupov pri návrhu sú doplnené o obrázky z programu Dialux pre lepšie pochopenie písaného textu. V predposlednej kapitole tejto publikácie je popísané jednoduché posúdenie regulácie osvetlenia tiež použitím programu Dialux.

1 Základné pojmy a normy v osvetlení

Predmetom tejto publikácie nie je opisovať podrobne svetelno-technické parametre. V krátkosti ale bude v tejto časti venovaný priestor pre lepšie pochopenie základných veličín a jednotiek.

Svetlo je elektromagnetické žiarenie, schopné vyvolať zrakový vnem a zhodnotené možnosťami ľudského zraku. Pod názvom elektrické svetlo rozumieme svetlo získané elektrickými prostriedkami. Použitie svetla na dosiahnutie viditeľnosti nazývame osvetlením, prípadne osvetľovaním. Jednu z prvých teórií svetla vypracoval Christiaan Huygens. Bola to teória podľa ktorej je svetlo pozdĺžne vlnenie svetového éteru, čiže nehmotného prostredia, ktoré preniká telesami aj prázdnym priestorom. Zakladateľom teórie, podľa ktorej svetlo tvoria hmotné častice vystreľované svietiacim povrchom bol až Isaak Newton. Uspokojujúcu teóriu vysvetľujúcu väčšinu svetelných javov vysvetlil v roku 1864 Clerk Maxwell [2].

Svetlo sa od zdroja šíri ako priečne elektromagnetické vlnenie pozdĺž čiar kolmých na vlnoplochu. Podľa Maxwella je viditeľné žiarenie jedným z druhov elektromagnetického žiarenia. Na stupnici žiarenia leží v rozpätí vlnových dĺžok od 380 až 760 nm. Podľa dĺžky vlny vyvoláva svetlo farebný dojem. Najkratšie vlny má fialové svetlo, najdlhšie má svetlo červené. V slnečnom svetle sú zastúpené všetky svetelné vlny. Jeho rozkladom získavame spektrum, v ktorom jednotlivé farebné pásma postupne splývajú do závislého farebného pruhu. Teda slnečné svetlo má spojité spektrum.

Problematikou osvetlenia sa zaoberá niekoľko STN noriem. V tejto publikácii budú spomenuté tie, ktoré budú slúžiť pre návrh osvetlenia v ďalších kapitolách. Osvetlenie je možné rozdeliť na základe možnosti programu Dialux na:

1. Návrh osvetlenia vnútorných pracovných priestorov

2. Návrh osvetlenia vonkajších pracovných priestorov

3. Návrh osvetlenia pozemných komunikácií

4. Návrh núdzového osvetlenia

5. Návrh osvetlenia športovísk

6. Posúdenie denného osvetlenia

Všetky možnosti či už návrhu umelého a posúdenia denného osvetlenia budú postupne prebrané v ďalších kapitolách.

1.1 STN EN 12464-1:2012

Norma STN EN 12464-1:2012 platí pre osvetlenie vnútorných pracovných prostredí. Pri návrhu podľa normy STN EN 12464-1:2012 je potrebné dodržať niekoľko základných hodnôt. Predtým je však potrebné definovať niektoré dôležité pojmy. Dôležité je definovať pojmy zraková úloha, bezprostredné okolie zrakovej úlohy a pozadie. Zraková úloha je miesto, kde sa vykonáva zraková úloha. Bezprostredné okolie zrakovej úlohy je podľa [1] definovaná ako pás so šírkou najmenej 0,5 m okolo miesta zrakovej úlohy v zrakovom poli. Osvetlenosť bezprostredného okolia zrakovej úlohy musí súvisieť s osvetlenosťou miesta zrakovej úlohy a má zabezpečiť vyvážené rozloženie jasu v zornom poli. Osvetlenosť bezprostredného okolia zrakovej úlohy môže byť nižšia ako osvetlenosť miesta zrakovej úlohy, ale nesmie byť menšia ako hodnoty uvedené v [1]. Novým pojmom je pozadie. V norme z roku 2004 tento pojem nebol definovaný. Nová norma tento pojem definuje ako pás so šírkou aspoň 3 m priliehajúci k bezprostrednému okoliu v rámci ohraničeného priestoru. Pozadie je pás nadväzujúci na bezprostredné okolie úlohy v hraniciach vnútorného priestoru a musí byť osvetlená tak, aby udržiavaná osvetlenosť bola aspoň 1/3 hodnoty bezprostredného okolia [1]. Pre lepšie pochopenie zmeny sú tieto definované pojmy zobrazené na Obr.1.

Obr. 2 Porovnanie normy STN 12464-1 z roku 2004 a z roku 2012[4]

Ďalšími dôležitými pojmami sú intenzita osvetlenia Em, rovnomernosť osvetlenia Uo a oslnenie UGR. Intenzita osvetlenia bola popísaná v kap. 1.3. Hodnoty pre jednotlivé typy zrakových úloh sú definované v [1]. Napríklad hodnota intenzity osvetlenia pre administratívne priestory - Písanie, písanie na stroji, čítanie, spracovanie údajov je 500 lx, pre archívy je hodnota stanovená normou na 200 lx. Túto hodnotu je Dialux schopný vypočítať. Je to priemerná hodnota z hodnôt sledovaných na porovnávacej ploche. Táto hodnota je rôzna pre každý typ zrakovej úlohy avšak je z radu menovitých hodnôt 20 – 30 – 50 – 75 – 100 – 150 – 200 – 300 – 500 – 750 – 1 000 – 1 500 – 2 000 – 3 000 – 5 000 lx. Pri osvetlení stropov a stien platia tieto hodnoty:

- Ēm > 50 lx, s rovnomernosťou Uo ≥ 0,10 na stenách;

- Ēm > 30 lx, s rovnomernosťou Uo ≥ 0,10 na strope

Je známe, že v niektorých priestoroch ako sú regálové sklady, oceliarne, železničné stanice a podobne, sa požadovaná úroveň osvetlenia týchto povrchov prakticky nedá dosiahnuť. V týchto priestoroch sa pripúšťa znížená úroveň odporúčaných hodnôt. V niektorých uzatvorených priestoroch (kancelárie, školy, zdravotnícke zariadenia, všeobecné vstupné priestory, chodby, schodiská atď.) sa požadujú svetlejšie steny a strop a odporúčajú sa tieto hodnoty udržiavanej osvetlenosti hlavných povrchov:

- Ēm > 75 lx s rovnomernosťou Uo ≥ 0,10 na stenách

- Ēm > 50 lx s rovnomernosťou Uo ≥ 0,10 na strope.

S hodnotou intenzity osvetlenia úzko súvisí rovnomernosť osvetlenia Uo, ktorá je tiež definovaná v [1] a pre každú zrakovú úlohu iná. Rovnaká je iba v prípade rovnomernosti osvetlenia stien a stropu, ktorá bola definovaná skôr.

Ďalším dôležitým pojmom je oslnenie. Oslnenie UGR je vnem vyvolaný svetlými plochami v zornom poli (osvetlené povrchy, časti svietidiel, okná alebo strešné svetlíky). Oslnenie sa musí obmedziť, aby sa predišlo chybám, únave a nehodám. Môže sa pociťovať ako rušivé oslnenie alebo obmedzujúce oslnenie. Na vnútorných pracoviskách obmedzujúce oslnenie nebýva najväčším problémom, ak sa dodržali hraničné hodnoty pre rušivé oslnenie [1]. Na hodnotenie rušivého oslnenia, spôsobeného priamo svietidlami vnútornej osvetľovacej sústavy, sa musí použiť tabuľková metóda Jednotného systému hodnotenia oslnenia CIE (UGR), založená na vzťahu [1]:

(1)

Kde:

LB - je jas pozadia

L - je jas svietiacích častí každého svietidla v smere očí pozorovateľa

Ω - je priestorový uhol svietiacich častí každého svietidla vzhľadom k očiam pozorovateľa.

P - je Guthov činiteľ polohy pre každé jednotlivé svietidlo, ktorý závisí od jeho odklonu od smeru pohľadu

Hodnota oslnenia UGR je bezrozmerné číslo a je určené pre každý typ zrakovej úlohy z radu menovitých hodnôt: 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28.

Pri samotnom návrhu osvetlenia vnútorných pracovných prostredí je teda dôležité dodržať tieto hodnoty stanovené normou:

1. Intenzita osvetlenia a rovnomernosť osvetlenia zrakovej úlohy

2. Intenzita osvetlenia a rovnomernosť osvetlenia bezprostredného okolia zrakovej úlohy

3. Intenzita osvetlenia a rovnomernosť osvetlenia pozadia

4. Intenzita osvetlenia a rovnomernosť osvetlenia stropu a stien

5. Oslnenie UGR

Zostáva definovať intenzitu osvetlenia bezprostredného okolia zrakovej úlohy. Norma predpisuje hodnotu osvetlenia bezprostredného okolia zrakovej úlohy podľa intenzity osvetlenia zrakovej úlohy podľa Obr.2.

Obr.2 Osvetlenie bezprostredného okolia zrakovej úlohy

Ak sa teda vrátime k príkladom hodnôt intenzity osvetlenia pre administratívne priestory - písanie, písanie na stroji, čítanie, spracovanie údajov a pre archívy, pre intenzitu osvetlenia 500 lx bude intenzita osvetlenia bezprostredného okolia zrakovej úlohy 300 lx a pre archív a intenzitu osvetlenia 200 lx bude hodnota intenzity osvetlenia bezprostredného okolia zrakovej úlohy 150 lx.

Ako bolo vyššie spomenuté jedna z najzákladnejších noriem pre osvetlenie STN EN 12464-1 z roku 2004 prešla revíziou a súčasná norma STN 12464-1 z roku 2012 definuje hneď niekoľko zmien. Medzi najzákladnejšie technické zmeny patria [1]:

1. do úvahy sa berie dôležitosť denného svetla: požiadavky na osvetlenie sa dajú uplatniť všeobecne nezávisle od toho, či sa použije umelé osvetlenie, denné svetlo alebo kombinácia obidvoch

2. stanovenie minimálnej osvetlenosti stien a stropov

3. stanovenie valcovej osvetlenosti a podrobné informácie o modelovaní

4. pre zrakové úlohy a činnosti sú určené požiadavky na rovnomernosť osvetlenia

5. definícia „pozadia“ a požiadavky na osvetlenie tejto oblasti

6. definícia kontrolnej siete pre osvetlenosť je zosúladená s EN 12464-2

7. stanovené nové limity jasu pre svietidlá používané v sústavách so zobrazovacími zariadeniami (DSE), popis obrazoviek je zosúladený s ISO 9214-307

Podľa normy STN EN 12464:2004 sa vzhľadom na miesto zrakovej úlohy posudzovala intenzita osvetlenia v mieste zrakovej úlohy a intenzita osvetlenia v bezprostrednom okolí zrakovej úlohy. Podľa novej normy STN EN 12464-1:2012 k týmto dvom sledovaným miestam pribudla intenzita osvetlenia pozadia a dôležitosť osvetlenia pozadia, stien a stropu prináša väčší dôraz pri návrhu osvetlenia.

Projektanti v praxi používajúci na návrh osvetlenia napríklad program Dialux musia rátať s tým, že kým návrh osvetlenia podľa starej normy vyhovoval, podľa novej normy už to platiť nemusí. Dôvodom je nutnosť dbať na dostatočnú hodnotu intenzity osvetlenia pozadia zrakovej úlohy, stien a stropu. Je potrebné rátať s tým, že návrh osvetlenia podľa novej normy so sebou prinesie situácie, kde nebude splnená podmienka dostatočnej intenzity stien a stropov [4].

1.2 STN EN 13201-1, 2, 3, 4

Norma STN 13201 sa rozdeľuje na tieto časti:

1. 13201-1 Osvetlenie pozemných komunikácií. Časť 1: Výber tried osvetlenia

2. 13201-1 Osvetlenie pozemných komunikácií. Časť 2: Svetelnotechnické požiadavky

3. 13201-1 Osvetlenie pozemných komunikácií. Časť 3: Svetelnotechnický výpočet

4. 13201-1 Osvetlenie pozemných komunikácií. Časť 4: Metódy merania svetelnotechnických vlastnosti

Norma STN TR 13201-1 obsahuje návod na výber tried osvetlenia a súvisiace hľadiská. Návod je použiteľný na pevné osvetľovacie zariadenia, ktoré majú zabezpečovať používateľom verejných pozemných komunikácií dobrú viditeľnosť počas tmy, bezpečnosť cestnej premávky, intenzitu cestnej premávky a majú prispievať k pocitu bezpečnosti [5].

Časť 2: Svetelnotechnické požiadavky definuje na základe fotometrických požiadaviek triedy osvetlenia pozemných komunikácií, ktoré zodpovedajú vizuálnym potrebám užívateľov pozemných komunikácií a zvažuje environmentálne aspekty ich pôsobenia. Trieda osvetlenia je definovaná súborom fotometrických vlastností, ktoré závisia od vizuálnych požiadaviek určitých užívateľov na rôznych druhoch pozemných komunikácií a ich okolí. Cieľ zavádzania tried osvetlenia je zjednodušiť vývoj a použitie osvetľovacích zariadení pozemných komunikácií a ich prevádzku v členských štátoch CEN. Triedy osvetlenia boli definované so zreteľom na normy na osvetlenie pozemných komunikácií v týchto krajinách s cieľom harmonizácie požiadaviek, kde je to možné. Niektoré triedy a podtriedy osvetlenia odrážajú špeciálne situácie a národné prístupy založené na tradičných, klimatických alebo iných podmienkach. Triedy ME sú určené pre vodičov motorových vozidiel ako užívateľov pozemných komunikácií, na ktorých sú povolené priemerné až vysoké jazdné rýchlosti; v niektorých krajinách platia tieto triedy aj pre miestne komunikácie. Triedy CE sú taktiež určené pre vodičov motorových vozidiel, ale v kolíznych úsekoch, nákupných centrách, zložitých križovatkách, okružných križovatkách a čakacích úsekoch pred križovatkou. Tieto triedy sa môžu použiť aj pre chodcov a cyklistov. Triedy S a A sú určené pre chodcov a cyklistov ako užívateľov chodníkov a cyklistických komunikácií, pre núdzové pruhy a iné priestory pozemných komunikácií navrhnuté oddelene alebo pozdĺž jazdného pásu cestnej komunikácie, pre miestne komunikácie, pešie zóny, parkoviská, školské dvory ap. Triedy ES sú určené ako doplnkové triedy v situáciách, kde verejné osvetlenie je potrebné na identifikáciu osôb a objektov a v oblastiach s vyšším ako bežným rizikom kriminality. Triedy EV sú určené ako doplnkové triedy v situáciách, kde musia byť zreteľne viditeľné zvislé plochy ako sú napr. colnice, mimoúrovňové križovatky a. p. Požiadavky na triedy osvetlenia zohľadňujú typ užívateľa komunikácie alebo druh dopravného priestoru. Z tohto dôvodu triedy ME sú založené na jase povrchu vozovky, zatiaľ čo triedy CE, S, a A sú založené na osvetlenosti dopravného priestoru komunikácie. Triedy S a A zohľadňujú odlišné priority osvetlenia komunikácie. Triedy ES zohľadňujú polvalcovú osvetlenosť, zatiaľ čo triedy EV zohľadňujú osvetlenosť vertikálnej roviny. Triedy ME prezentujú vzostupne prísnejšie požiadavky v poradí ME 6, ME 5,...ME 1, čím poskytujú stupne osvetlenia komunikácie merané napr. v jednotkách osvetlenosti. Ďalšie triedy sú usporiadané tým istým spôsobom tak, že jednotlivé stupne na seba nadväzujú [6].

Vážení čtenáři, právě jste dočetli ukázku z knihy Návrh osvetlenia použitím programu Dialux.
Pokud se Vám líbila, celou knihu si můžete zakoupit v našem e-shopu.