Zásady osvětlování

NÁVRH OSVĚTLENÍ INTERÉRŮ =   = TVORBA SVĚTELNÉHO PROSTŘEDÍ CÍL : uspokojit tři základní potřeby lidí : ČSN EN 12464-1 zrakovou pohodu tvorba zrakově příjemného prostředí pro psychologickou pohodu zrakový výkon dosažení potřebné ostrosti vidění, rozlišování tvaru a barev detailů i rychlosti vnímání při co nejnižší únavě a vysoké produktivitě bezpečnost zábrana oslnění, stroboskopického jevu, rušivých stínů či kontrastů …

Hlavní parametry světelného prostředí   Zásada Ověřovaný parametr 1 úroveň jasů hladiny jasů a osvětleností 2 prostorové rozložení jasů rovnoměrnost L a E 3 zábrana vzniku oslnění činitel (index) oslnění UGR 4 podání barev ; soulad Tc zdrojů s E index podání barev Ra ; Tc světla zdrojů 5 podání tvaru ; směrovost a stínivost sv. vektor , E4π , činitel podání tvaru P 6 stálost osvětlení index míhání f ; zábrana stroboskop. jevu 7 denní osvětlení činitel denní osvětlenosti 8 nalézt technic. i ekonom. optimální variantu rozbor nákladů, citlivostní analýza

HLADINY JASŮ A OSVĚTLENOSTÍ Doporučené hodnoty jasů a osvětleností vodorovné srovnávací roviny ve vnitřních prostorech Požadavky na zrakové vnímání Jas (cd.m-2) Osvětlenost srovnávací roviny (lx) Právě rozlišitelné rysy lidského obličeje 1 20 Uspokojivé rozlišení lidského obličeje 10 až 20 200 Optimální zrakové podmínky v běžných pracovních prostorech 100 až 400 2.000 Provádění kritických zrakových úkolů s malým kontrastem a jemnými detaily 1.000 20.000

Potřebné osvětlenosti E (lx) podle Westona Pro spolehlivost rozlišení kritického detailu 90 % (pro 95 % E dvojnásobné) Kd je zraková velikost kritického detailu o velikosti d pozorovaného ze vzdálenosti D (lx; -, min) Kd = 3435 (min; m, m) Pro věk : 38 let  činitel odrazu nejsvětlejší části kritic. detailu Vyšší věk pracovníků vyžaduje vyšší hladiny osvětlenosti Dřívější norma ČSN 36 0450 Místně průměrná a časově minimální osvětlenost Stáří (let) Potřebná hladina osvětlenosti (lx) (%) 20 100 300 900 60 210 550 183 1100 122 Epk norma ČSN EN 12464-1 udržovaná osvětlenost Nová osvětlovací soustava  místně průměrná, časově maximální osvětlenost Epo Udržovací činitel z :

Parametry osvětlení ve vybraných pracovních prostorech [ČSN EN 12464-1] Typ prostoru, úkolu nebo činnosti Udržovaná osvětlenost (lx) UGRL *) Ra Cirkulační prostory a chodby 100 1) 28 2) 40 2) Schodiště, eskalátory, pohyblivé chodníky 150 25 2) Nakládací rampy a místa 25 40 Kanceláře - kopírování, kompletace atd. 300 19 80 psaní, čtení, zpracování dat 500 3) Technické kreslení 750 16 Pracovní stanice CAD Konferenční a shromažďovací místnosti 500 Recepční stůl 22 Archiv 200 Učebny a konzultační místnosti 300 4) Učebny pro večerní studium 500 4) Přednáškové sály Tabule 500 5) Místnosti pro výtvarnou výchovu dtto na výtvarných školách 750 6) 90 *) UGRL Index oslnění podle metody „Jednotného systému hodnocení oslnění UGR“ 1) Osvětlenost na podlaze (150 lx, jsou-li na cestě vozidla). Zabránit oslnění řidičů a chodců.    Osvětlení východů a vchodů bez náhlých změn osvětlenosti.     2) Ra a UGRL podobné jako u přilehlých prostorů. 3) Při používání displejů respektovat i další požadavky. 4) Regulovatelné osvětlení. 5) Zamezit zrcadlovým odrazům. 6) Tcn > 5 000 K .

Rovnoměrnost osvětlení r ČSN EN 12464-1 = poměr osvětlenosti minimální Emin k průměrné Ep na ploše bezprostředního okolí úkolu (pás 0,5 m okolo) r  0,7 v místě zrakového úkolu r  0,5 Osvětlenosti bezprostředního okolí zrakového úkolu nesmí být menší než hodnoty v tabulce Osvětlenost zrakového úkolu (lx)  750 500 300  200 Osvětlenost bezprostředního okolí úkolu (lx) 200 Eúkolu Doporučení : schodiště r  (1 : 3) komunikace r  (1 : 5) v celém prostoru r  0,3 Rozložení jasů : Optimální poměr jasu úkolu k jasu bezprostř. okolí a k jasu pozadí je 10 : 4 : 3 Doporučení : Dobré podání tvaru (Lstropu : Lstěn) > 3,5 Při překročení 10  oslnění

Oslnění a jeho hodnocení OSLNĚNÍ = nepříznivý stav zraku sítnice nebo její část vystavena jasu vyššímu, než na který je oko adaptováno Ve vnitřních prostorech se ověřuje přímé rušivé oslnění : Rozlišuje se oslnění : 1. psychologické   - pozorovatelné             - rušivé 2. fyziologické             - omezující             - oslepující A. dříve dle ČSN 36 0450 : 1. Podle jasu svítidel 2. Netušilova metoda B. od r. 2005 dle ČSN EN 12464 : Jednotný systém hodnocení oslnění UGR

NETUŠILOVA METODA Činitel oslnění : Lzi - jas i-tého oslňujícího zdroje ve směru k pozorovateli Wi - prostorový úhel, pod nímž pozorovatel vidí svíticí plochu i-tého svítidla Lp - jas pozadí = jas, na který je oko pozorovatele adaptováno Ki - činitel polohy i-tého oslňujícího svítidla vůči směru pohledu pozorovatele n - počet oslňujících svítidel

Netušilova metoda – stanovení činitele polohy K

NETUŠILOVA METODA

JEDNOTNÝ SYSTÉM HODNOCENÍ OSLNĚNÍ UGR Činitel oslnění UGR = index oslnění GIS Sørensenův vzorec Změna UGR o jednotku je už vnímatelná ! Odstupňování tříd po třech jednotkách – 16, 19, 22 … Celočíselné exponenty – důležité u  !

Adaptační jas Lp – nové pojetí Lp = rovnoměrný jas okolí zajišťující ve svislé rovině v místě oka stejnou osvětlenost jako skutečné zorné pole bez oslňujících zdrojů Výpočet Env nepřímá složka vertikální osvětlenosti v místě oka (lx) Změna Lp o 33% vyvolá změnu UGR o 1

Výpočet  a Lz  – prostorový úhel, pod nímž je vidět oslňující plochu svítidla  = Apsv / r2 (sr; m2, m) Apsv – průmět oslňující plochy svítidla do roviny kolmé ke spojnici (zdroj oslnění – oko) r – vzdálenost oslňující plochy od oka Lz – jas oslňující plochy svítidla (cd.m-2) Lz = I / Apsv (cd.m-2; cd, m2) I - svítivost svítidla ve směru k oku (cd)

Činitel polohy P podle Gutha P není definován pro oslnění z dolního poloprostoru

Systém UGR není univerzální Určen pouze k hodnocení rušivého oslnění přímými svítidly s vyzařovacími plochami od 0,005 m2 do 1,5 m2 , které jsou vidět pod   0,0003  0,1 sr Pro menší zdroje je UGR příliš přísný; pro větší zdroje příliš tolerantní.

PODÁNÍ BAREV POVRCHŮ neutrálně bílý chladně bílý (denní) Kvalita vjemu barev ploch je podmíněna : teplotou chromatičnosti Tc světla použitých zdrojů, indexem Ra podání barev předmětů ve světle instalovaných zdrojů, výší hladiny osvětlenosti E Tc (K) Tón barvy světla zdroje Příklad světelného zdroje  3300 teple bílý žárovky, halogenové žárovky, zářivky (teple bílé), výbojky vysokotlaké sodíkové, halogenidové výbojky 3300 až 5300 neutrálně bílý zářivky (bílé), výbojky halogenidové  5300 chladně bílý (denní) zářivky (denní), halogenidové výbojky Tc (K) Hladiny osvětlenosti (lx) v prostorech pracovních kulturních a společenských  3300  500  200 3300 až 5300 300 až 1500 150 až 500  5300  500  200

SOUVISLOST OSVĚTLENOSTI S TEPLOTOU CHROMATIČNOSTI Kruithoffův diagram (K)

POŽADAVKY NA KVALITU VJEMU BAREV Stupeň jakosti podání barev Index podání barev Ra Tón barvy světla zdroje Požadavky na kvalitu vjemu barev Příklady použití ČSN DIN 1 1A Ra  90 teple bílý chladně bílý (denní) velmi vysoké klinická diagnostika, obrazové galerie, polygrafie 2 1B 80  Ra  90 neutrálně bílý vysoké byty, hotely, restaurace, obchody, nemocnice tiskárny, textilní průmysl, kanceláře, školy, sportoviště 3 60  Ra  80 neutrálně bílý chladně bílý (denní) střední Některé průmyslové provozy 4 40  Ra  60 malé 5 20  Ra  40 velmi nízké komunikace

PODÁNÍ TVARU PŘEDMĚTŮ Směrovost – vlastnost osvětlení - charakterizuje převažující směr světla – určena světelným vektorem Stínivost – schopnost osvětlení vytvářet na předmětech stíny. Předpoklad pro prostorové rozlišení stejnobarevných detailů Doporučení : Nordenův stupeň stínivosti SN = 0,2 až 0,8 E = Ep + Eo Ep přímá složka osvětlenosti; Eo odražená složka osvětlenosti Nové pojetí s veličinami sv. pole :  - sv. vektor ; E4 - stř. kulová osvětlenost Činitel podání tvaru Rozmezí 0 až 4 Charakteristika prostoru Požadavky na prosvětlení prostoru E4 (lx) Požadavky na podání tvaru P kongresové sály reprezentační prostory vysoké 130 až 150 1,3 až 1,5 hlediště divadel, koncertní a společenské sály střední 90 až 120 1,6 až 2,0 hlediště klubů, galerie, kryté tržnice, vstupní haly nízké 50 až 70 2,1 až 2,5

STÁLOST OSVĚTLENÍ Měřítkem velikosti periodického kolísání toku (t) : Kolísání sv. toku – ztěžuje vidění, unavuje zrak pravidelné  možnost vzniku stroboskop. jevu - zabránit Příklad časové změny toku (t) : A1 (A2) je plocha omezená křivkou průběhu (t) nad (pod) stř. hodnotou stř Měřítkem velikosti periodického kolísání toku (t) : - dříve činitel vlnivosti světla kf = poměrná amplituda kolísání toku - nyní index míhání f (flicker index) Doporučení CIE f  0,1

PERIODICKÉ KOLÍSÁNÍ SVĚTELNÉHO TOKU VYBRANÝCH ZDROJŮ činitel vlnivosti světla kf index míhání f (flicker index) Světelný zdroj kf f žárovka 40 W (60 W) 12 ( 7 ) 0,047 (0,027) zářivka s tlumivkou denní 58 / 24 0,152 / 0,080 chladně bílá 44 / 16 0,117 / 0,046 teple bílá 27 / 10 0,077 / 0,027 vysokotlaká výbojka s tlumivkou halogenidová 38 0,11 sodíková 95 0,29 druhý údaj u zářivek je pro svítidla se dvěma zářivkami v tzv. duo zapojení Doporučení CIE f  0,1 k

OSLNĚNÍ A JEHO HODNOCENÍ

sítnice nebo její část vystavena OSLNĚNÍ nepříznivý stav zraku v zorném poli se objeví ploška s vysokým jasem, kterému se oko nedokáže adaptací přizpůsobit  sítnice nebo její část vystavena jasu vyššímu, než na který je oko adaptováno.

OSLNĚNÍ nejčastější případ oslnění kontrastem podle psychofyziologických následků se rozlišuje oslnění : psychologické                       - pozorovatelné                    - rušivé 2. fyziologické                    - omezující                    - oslepující

Podle příčiny se rozlišuje oslnění :  přímé – vysoký jas zdrojů či vyzařujících ploch  nepřímé – odrazem světla na různých plochách (zvl. lesklých) přechodové – náhlá změna jasu zor. pole poměr jasů: 1:10 - narušena pohoda; 1:100 - oslnění závojové – mezi okem a předmětem jasnější prostředí (záclona, mlha apod.) kontrastem – nejčastější případ – nejvíce obtíží - v zorném poli plochy s příliš rozdílnými jasy. Při vyšších osvětlenostech je možnost vzniku oslnění nižší.

Zábrana oslnění – důležitá zásada návrhu osvětlení Problematika oslnění není dořešena Opatření k omezení : clonění svítidel, speciál. optické systémy, nepřímé osvětlení, úpravy povrchů aj. vedou ke snížení účinnosti osvětlení a k růstu nákladů Předpoklad pro interiéry : 1) přímé omezující oslnění eliminováno 2) hodnocení a zábrana se zaměřuje na přímé rušivé oslnění činitel oslnění, index oslnění

Přímé rušivé oslnění v interiérech A. dříve dle ČSN 36 0450 : 1. Podle jasu svítidel 2. Netušilova metoda B. od r. 2005 dle ČSN EN 12464 : Jednotný systém hodnocení oslnění UGR

Hodnocení oslnění podle jasu svítidel Vychází z experimentálních prací Söllnera Činitel GS stupeň oslnění nepozorovatelné 2 pozorovatelné 4 rušivé 6 nesnesitelné Třída jakosti podle Söllnera A B C D E Stupeň oslnění GS 1,15 1,5 1,85 2,2 2,5 Třída omezení oslnění ČSN 360450 - 1 2 3 4

Hodnotí se jasy svítidla v oblasti úhlu  > 45°

Hodnocení oslnění podle jasu svítidel Podle požadované třídy omezení oslnění (činitel GS) a průměrné osvětlenosti Epk se určí mezní křivka jasu. GS Osvětlenost Epk (kx) 1,5  2  1  0,5  0,3 1,85 2,2 2,55 křivka a b c d e f g

Diagramy mezních čar jasu cloněná svítidla i se svíticími stranami a s podélnou osou rovnoběžnou s kontrolním směrem diagram 2 použije se ve všech ostatních případech.

Předpoklady hodnocení oslnění podle jasu svítidel podle ČSN 360450 Celková soustava s jedním typem zvl. zářivkových svítidel Rozměry - šířka  (4 · výška) [pro nižší místnosti přísnější] Strop   0,5; stěny   0,25 Svítidla pravidelně rozmístěna po půdorysu Svítidla krátká a dlouhá (délka průmětu svíticí části na vodorovnou rovinu nejméně dvojnásobkem šířky) 6. Svítidla necloněná nebo cloněná s předepsaným úhlem clonění 7. Směr pohledu pozorovatele vodorovný 8. Spokojeno 50% pozorovatelů  soustava vyhovuje Pozn. U svíticích stropů a při rovnoměrném nepřímém osvětlení pro   45° jas stropu menší než 500 cd.m-2

NETUŠILOVA METODA

NETUŠILOVA METODA - činitel polohy K

Třídy omezení oslnění podle ČSN 36 0450 Třída omezení oslnění Požadavky na omezení oslnění Příklady místností Činitel oslnění GN Stupeň oslnění GS 1 Velmi vysoké Operační sály, pracoviště s displeji, nemocniční pokoje GN 30 1,5 2 vysoké Běžné místnosti A 30  GN  70 1,85 3 střední B 70  GN  130 2,2 4 nízké C, D 130  GN  200 2,55 Pozn. Požadavky na omezení oslnění musí být splněny pro kategorii osvětlení A,B,C.        Pro kategorii osvětlení D mají být splněny. Kontrolní body : 1 m od středu každé stěny; 1,5 m (1,2 m) nad podlahou Směr pohledu : vodorovný

JEDNOTNÝ SYSTÉM HODNOCENÍ OSLNĚNÍ UGR Činitel oslnění UGR = index oslnění GIS Sørensenův vzorec Změnu UGR o jednotku pozorovatelé již pociťují ! Odstupňování tříd po třech jednotkách – 16, 19, 22 .. Celočíselné exponenty – důležité u  !

Adaptační jas Lp – nové pojetí Lp = rovnoměrný jas okolí zajišťující ve svislé rovině v místě oka stejnou osvětlenost jako skutečné zorné pole bez oslňujících zdrojů Výpočet Env nepřímá složka vertikální osvětlenosti v místě oka (lx) Změna Lp o 33% vyvolá změnu UGR o 1

Zjednodušené stanovení Lp Tok 2 dopadlý na stěny z tokové metody 1. pro předpokládané činitele odrazu  2 2. Pro nulové činitele odrazu  2př 3. Nepřímá složka toku na stěny 2n = 2 – 2př 4. Pozorovatel může být u kterékoliv stěny. Proto vzít střední hodnotu osvětlenosti stěn, tudíž přibližně všech vertikálních rovin Env Env = 2n / Astěn 5. Hledaný jas Lp pozadí : Lp = Env / 

Výpočet  a Lz  – prostorový úhel, pod nímž je vidět oslňující plochu svítidla  = Apsv / r2 (sr; m2, m) Apsv – průmět oslňující plochy svítidla do roviny kolmé ke spojnici (zdroj oslnění – oko) Lz – jas oslňující plochy svítidla (cd.m-2) Lz = I / Apsv (cd.m-2; cd, m2) I - svítivost svítidla ve směru k oku

Činitel polohy P podle Gutha P není definován pro oslnění z dolního poloprostoru

Pozorovatel a směr pohledu Pozorovatel se umísťuje do všech bodů, kde koná sledovanou činnost  výše očí - sedící 1,2 m stojící 1,5 m směr pohledu – všechny převažující UGRmax  UGRdovolené v normě

Systém UGR není univerzální Určen pouze k hodnocení rušivého oslnění přímými svítidly s vyzařovacími plochami od 0,005 m2 do 1,5 m2 , které jsou vidět pod   0,0003  0,1 sr Pro menší zdroje je UGR příliš přísný; pro větší zdroje příliš tolerantní.

Diagram mezních jasů UGR Diagram s čarami mezních jasů v systému UGR pro pravoúhlé prostory s rovnoměrně rozmístěnými svítidly, jejichž vyzařování popisují typové charakteristiky BZ. Činitele odrazu: stěn 0,5 – 0,2 strop 0,7 – 0,5 podlahy 0,3 – 0,1 Log L = 4 + 0,125 .(GIS) – 0,0385 .  (o) Předpoklad : Podélná osa svítidel je rovnoběžná s jednou ze stěn

BZ charakteristiky vyzařování I = I0 . fI() Charak. fI() BZ1 cos4 BZ6 1+ 2 .cos BZ2 cos3 BZ7 2 + cos BZ3 cos2 BZ8 konst. BZ4 cos1,5 BZ9 1 + sin BZ5 cos BZ10 sin k

Oslnění odrazem pro kontrolu není vhodná metoda Doporučení: 1. Rozmístění svítidel – odraž. světlo od pozorovaných předmětů nesmí při obvyklém pohledu směřovat do oka 2. Povrchy pozorov.předmětů – lépe matné, rozptylné 3. Nižší jas a větší rozměry svíticích ploch 4. Rozložení svítivosti – lépe širší; Imax v úhlu 40° až 50° . Svítidla umístit bočně vedle pracovních míst  odražené světlo pak směřuje mimo zrak pozorovatele

Přímé a nepřímé osvětlení V soustavě přímého osvětlení může vzniknout: a) přímé oslnění - kontrola obv. metodou UGR b) nepřímé oslnění (odrazem) či závojové odrazy např. při práci u obrazovek nebo s lesklými předměty  určit pro svítidla zakázané oblasti či omezit jasy  nepřímé osvětlení – problémy s oslněním, např. při nerovnoměrném osvětlení stropu a) přímé oslnění – řešení dle IESNA nebo CIE b) nepřímé oslnění – doporučení IESNA

Nepřímé osvětlení – přímé oslnění IESNA – dovolený poměr jasů Lúkolu : Lvzdál okolí = 1 : 10 a) úkol na obrazovce – v zor. poli více stropu max. jas stropu Lstropu  10 . Lobrazovky b) úkol tištěný dokument – v zor.poli méně stropu max. jas stropu 2. CIE a) nepřímé osvětlení rovnoměrné b) nepřímé osvětlení nerovnoměrné

Nepřímé osvětlení – doporuč. CIE a) Nepřímé osvětlení rovnoměrné pro požad. UGR omezena Eh vodorovné roviny UGR 13 16 19 22 Eh (lx) 300 600 1000 1600 b) Nepřímé osvětlení nerovnoměrné max. jas Lm svítidla souvisí s jasovou stopou od nepřímého svítidla. Jasnější polovina stopy bývá v rozsahu cca (0,75 až 0,95) Lm .

Např. nepřímé osvětlení nerovnoměrné nástěnnými nebo stojanovými svítidly Pro zajištění UGR = 19 navržen empirický vztah pro průměrnou osvětlenost Eh vodorovné roviny při činiteli odrazu stropu 0,7 a podlahy 0,2 (lx) Ls – průměr. jas jasného bodu od nepřímého svítidla (cd.m-2) m – index místnosti (-) Pro UGR=16 násobit Eh koef. 0,6; pro UGR=22 koef. 1,6

Nepřímé osvětlení – nepřímé oslnění Vzniká odrazem světla zdroje oslnění od povrchů (obv. lesklých) do očí pozorovatele Objevují-li se odlesky : 1) na povrchu mimo zrakový úkol  obecně jde o oslnění odrazem 2) na povrchu zrakového úkolu  přesněji jde o závojový odraz ▪ závojové odrazy se hodnotí činitelem podání kontrastu Nepřímé oslnění odrazem 1. Kontrola výpočtem jako u přímého oslnění 2. Většinou lze vyloučit – a) svítidla mimo zakázanou oblast b) v místě úkolu a poblíž matné povrchy

Nepřímé osvětlení – nepřímé oslnění Na pracovištích s obrazovkami se může objevit : oslnění odrazem nebo závojový odraz Doporučení IESNA : 1. Max. průměr. jas libovolně umístěné plochy 0,65 x 0,65 m Lmax  850 cd.m-2 2. Rovnoměrnost L = poměr jasu dvou uvedených ploch s max. a s min. jasem Lmax : Lmin kontrast negativní pozitivní Lmax : Lmin 8 : 1 4:1 Při max. jasu stropu do 425 cd.m-2 nejsou odrazy jasných ploch svítidel na monitoru viditelné

Nepřímé osvětlení – nepřímé oslnění Podle CIE se úroveň viditelnosti při závojovém odrazu vystihuje činitelem podání kontrastu KC [CRF – contrast rendering factor] KC = poměr kontrastu daného zrakového úkolu a kontrastu téhož úkolu při difúzním osvětlení (polokoule s rovnoměrným jasem) při stejné osvětlenosti pracovní roviny Kontrast úkolu = ( L1 - L2 )  L1 (cd.m-2) L1 – jas rozlišované podrobnosti (cd.m-2) L2 – jas bezprostředního okolí podrobnosti Doporučení: příklad – pro dosažení KC = 0,6 KC Max. přípustný jas svítidla Eúkolu 0,6 7.500 cd.m-2 1.000 lx 3.500 cd.m-2 500 lx

Přímé oslnění ve venkovních pracovních prostorech činitel oslnění GR dle CIE 112-1994 Lv celk. závojový jas [  od všech svítidel ] (cd.m-2) Lve ekvivalentní závojový jas prostředí (cd.m-2) GR  max. hod. v normě ISO 8995-2-2005(E) od 40 do 55 odstupňováno po 5

Ekvivalentní závojový jas Lve prostředí Pro difúzní odrazy se Lve počítá ze vztahu  průměrný činitel odrazu prostředí (-) Ehav průměrná osvětlenost vodorovné roviny (lx)

Závojový jas Lv od svítidla Lv se počítá ze vztahu (cd.m-2; lx, °) Eok osvětlenost (lx) oka pozorovatele v rovině kolmé ke směru pohledu skloněnému o 2° pod vodorov.rov.  úhel mezi směrem pohledu a spojnicí [svítidlo  oko] ( °)

Učební texty : www.powerwiki.cz DĚKUJI VÁM ZA POZORNOST Učební texty : www.powerwiki.cz