Pretvarjanje sončne energije v stavbah –

naravna osvetlitev stavb

Osvetlitev stavb

prof.dr. Sašo Medved Laboratorij za okoljske tehnologije v zgradbah, Fakulteta za strojništvo, Univerza v Ljubljani

LOTZ

Laboratorij za okoljske tehnologije v zgradbah

Svetloba je elektromagnetno valovanje točno določenih valovnih dolžim (l med 380 in 760 nm), ki ga zaznamo z očmi. Oddajajo ga na primer telesa z dovolj visoko temperaturo ali vzbujeni elektroni v atomih.

X žarkiUV

IR sevanje

mikro valovi sevanje

10-210-2 1 10

380450

520560

600760

100 103 103 105 106

sonèno sevanje

svetloba

valovna dolžina elektromagnetnega valovanja (nm)

Ljudje sprejemamo več kot 80% informacij o svoji okolici z vidom. Z inženirskega vidika je svetlobno ugodje zagotovljeno, če je oseba v prostoru lahko nemoteno opravlja dela pri katerih je vid najpomembnejši način zaznavanja okolice. Zaznavanje je pogojeno z:

velikostjo detajla, ki ga merimo v kotnih minutah in je opredeljen z velikostjo in oddaljenostjo opazovalca (Snellenov diagram);

kontrastom med opazovanim detajlom in njegovo okolico;

svetlostjo detajla, ki ga opazujemo.

Osvetlitev stavbU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

S psihološkega vidika je pomembno, da ljudem z ustrezno dnevno in umetno (električno) razsvetljavo zagotovimo:

da osvetlitev ljudi usmerja pri gibanju in orientiranju v prostoru

usmerja pozornost in pripomore k razločevanju pomembnosti informacij

zagotavlja občutek individualnosti z bolj ali manj osvetljenimi deli velikih prostorov

dnevna svetloba spodbuja naš notranji občutek za čas;

odpravlja občutek strahu v okolju kjer pričakujemo nevarnost (na primer v dolgih prehodih, če konec prehoda ni osvetljen)

sociološke študije dokazujejo, da je osončenje eden najpomembnejših faktorjev pri nakupu novega stanovanja

Z zdravstvenega vidika je pomembno, da uporabnikom zagotovimo ustrezno dnevno osvetlitev:

saj pripomore k dobremu počutju, duševnemu zdravju in vitalnosti;

nas navdaja z občutkom zadovoljstva optimizma, zaupanja;

sončno sevanje tvori vitamin D v naši koži;

dokazano je, da pomanjkanje dnevne svetlobe lahko povzroči psihosomatska obolenja, kot so depresije, motnje zbranosti, utrujenosti, nespečnost.

Osvetlitev stavbU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Svetlobo zaznavamo z očesom, ki ga sestavlja:

šarenica - obročasta mišica, ki zapira in odpira zenico)

zenica – ki uravnava svetlobni tok, ki potuje do mrežnice

leča – ki usmerja svetlobo na mrežnico

mrežnica – s čepki in paličicami zaznava svetlobni tok

Človeško oko različno zazna enako močne vire svetlobe različnih valovnih dolžin oziroma barv; zaznavanje barv je razlièno tudi glede na to, v katerem delu dneva opazujemo predmet (dnevno ali mrakovno zaznavanje); relativno sposobnost zaznavanja imenujemo relativna spektralna občutljivost očesa V(l).

akomodacija – ostrenje slike (iz oo do nekaj cm v 350 ms)

adaptacija – prilagajanje svetlobnega toka , ki ga prepusti zenica glede na svetlost opazovanega področja( 1 : več 1.000.000 cd/m2)

mrežnicašarenica

zenica

leča

0,4

0,2

0,1

0400

0,3

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

450 500 550 600 650 700 750

Dnevni ali fotopski vid

Nočni aliskotopskivid

Osvetlitev stavbU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Fotometrija je veda, ki se ukvarja s svetlobnimi procesi in merjenjem svetlobe. V fotometriji uporabljamo fiziološke enote.

Radiometrija se prav tako ukvarja s prenosom in učinki elektro-magnetnega valovanja, vendar vseh dolžin in uporablja fizikalneenote.

Svetlobni tok (lm)

Svetilnost (cd)

Svetlost (cd/m2)

Osvetljenost (lm/m2)

ODDANO

SPREJETO

normirano na

Osvetlitev stavbU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Svetlobni tok (lm)

Svetilnost (cd)

Svetlost (cd/m2)

Osvetljenost (lm/m2)

ODDANO

SPREJETO

1 cd 110 cd

fotosfera3 x 1027 cd

S 100.000lx

Pisarna 500lx

Hodnik 100lx

Pločniki 50lx

Luna 0.5lx

Svetilnost (cd)

1000 cd/m2fotosfera 1,6 x 109

cd/m2

Svetlost (cd/m2)

Osvetlitev stavbU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

FotometrijaU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Nekatere veličine:

Svetlobni tok f je fotometrična veličina, ki opredeljuje količinooddane energije svetlobnega vira v časovni enoti. Svetlobni tokmerimo v lumnih [lm]. To je dogovorjena enota, ki povezujesvetlobni in sevalni tok. Kako?

Moč sevalnega toka 1 W pri valovni dolžini 555 nm odgovarja svetlobnemu toku 628 lm.

Svetlobni učinek svetila navaja razmerje med svetlobnim tokom, ki ga odda svetilo in njegovo močjo (npr. električno)

žarnice z žarilno nitko 10 lm/W

fluorescenčna sijalka 90 lm/W

sonce 100 – 110 lm/W

Je merilo energijske učinkovitosti žarnic in sijalk

FotometrijaU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Jakost svetlobnega toka, ki ga oddaja svetlobni vir v določeni smeri navajamo kot svetilnost I svetlobnega vira. Svetilnost, ki jo merimo v kandelah (cd) navaja svetlobni tok, ki ga v prostorski kot oddaja svetilo:

Svetilnost ene kandele povzroči osvetlitev ravnine s površino 1 m2 z 1 luksom (lm/m2).

Vsota svetilnost svetila v vseh smereh je enaka svetlobnemu toku, ki ga oddaja svetilo. Če je svetilo točkasto in izotropno, potem je svetilnost enaka svetlobnemu toku F deljenemu s celotnim prostorskim kotom w:

Primer: 40 W sijalka z žarilno nitko izdelana iz mlečnega stekla je skoraj izotropno svetilo. Z upoštevanjem svetlobnega učinka odda svetlobni tok 40 W . 10 lm/W =

400 lm. Njena svetilnost je enaka 400 lm/4 .p ~ 32 kandel.

[ ]p

F= cd

4.I

FotometrijaU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Večina sodobnih svetilk pa ni izotropna, saj sijalkam dodajamo različna zrcala, da preusmerino svetlobni tok v prostor. Za vsako svetilko posebej proizvajalci navajajo izmerjen ali z računalniškimi programi izračunano krivuljo porazdelitve svetilnosti KPS ali kandela diagram. Ta 2D ali 3D polarni diagram navaja svetilnost svetilke v določeni smeri, ki ga svetilka oddaja v prostor.

KPS za svetilko z usmerjenim svetlobnim tokom. Sijalka ima svetilnost 400 cd v smeri 30°od navpičnice

0°30°30°

60°60°

90°90°

120°120°

150°

180°

Edina fotometrična veličina, ki jo zaznamo je svetlost L vira svetlobe. Svetlost je opredeljena z razmerjem med svetilnostjo I in površino svetila A:

2

I cdL

A m

Svetlobni vir z enako svetilnostjo bomo zaznali kot bolj svetel, če bo njegova površina manjša.

Zato ne moremo opazovati sijalko z žarilno nitko, lahko pa fluorescenčno sijalko s precej večjo površino. Njena svetlost je namreč manjša kljub (predpostavljeno) enaki svetilnosti.

FotometrijaU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Svetlobni tok na enoto površine definira gostoto svetlobnega toka. Imenujemo jo tudi osvetljenost E površine. Merimo jo v lumnih na m2 ali luksih. Osvetljenost površin v prostoru je ena od ključnih meril svetlobnega ugodja.

Osvetljenost površine, ki je osvetljena z virom s svetilnostjo I se zmanjšuje s kvadratom razdalje r:

é ůę ú=ę úë ű

2 2 2

cd lm= =lx

m m

IE

rr

2rE

41

E

i

E

I

r

2rE

41

E

i

E

I Če se razdalja od svetila podvoji, se E zmanjša za 4 x.

E1:E2 = I/r2 : I/(2r)2 -> 1:1/4

FotometrijaU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

V primeru, ko vektor svetilnosti I ni pravokoten na površino ki jo osvetljuje, je gostota svetlobnega toka (=osvetljenost) E odvisna tudi od kota i med vektorjem (smerjo) svetlobnega toka in normalo na ploskev, ki jo osvetljuje:

To zakonitost imenujemo Lambertov kosinusni zakon

Svetlobni tok F, ki ga odda izotropno točkasto svetilo je enak:

r

2rE

41

E

i

E

I

é ůę ú= ×ę úë ű

2 2 2

cd lmcos = =lx

m m

IE i

r

Velikost prostora (sr) Svetilnost vira (cd)

[ ]4 I sr cd lmF = ×p × × =

FotometrijaU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Svetlost Sonca L=1,9 . 109 cd/m2

Polmer Sonca r je enak 6,96 . 108 m in razdalja med Zemljo in Soncem R 1,49 . 1011 m.

Določite kandela diagram za Sonce inosvetljenost E vodoravne ploskve na katero padajo sončni žarki pod kotom 50°

Površina diska Sonca Ad:

Svetlobni tok F, ki ga

oddaja disk Sonce s površino Ad

Svetilnost Sonca I:

Osvetljenost ploskve E:

Ii

Eh

R

r

[ ]28

273,63 102,89 10 cd

4 4I

p p

F ×= = = ×

× ×

[ ]27

2 2 22

2,89 10cos50 cos50 83670 lx

1,49 10

o oIE

R

×= × = × =

×

2 18 2dA r 1,522 10 m p

28d4 L A 3,63 10 lmF p

FotometrijaU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Svetlost Sonca L=1,9 . 109 cd/m2

Polmer Sonca r je enak 6,96 . 108 m in razdalja med Zemljo in Soncem R 1,49 . 1011 m.

Določite kandela diagram za Sonce inosvetljenost E vodoravne ploskve na katero padajo sončni žarki pod kotom 50°

Površina diska Sonca Ad:

Svetlobni tok F, ki ga

oddaja disk Sonce s površino Ad

Svetilnost Sonca I:

Osvetljenost ploskve E:

[ ]28

273,63 102,89 10 cd

4 4I

p p

F ×= = = ×

× ×

[ ]27

2 2 22

2,89 10cos50 cos50 83670 lx

1,49 10

o oIE

R

×= × = × =

×

2 18 2dA r 1,522 10 m p

28d4 L A 3,63 10 lmF p

0°30°30°

60°60°

90°90°

120°120°

150°150°180°

white buildingor reflective glazing

refle

cted

reflected

clear skydirect sunlight

over

cast

sky

Viri svetlobe – dnevna svetlobaU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Sonce je primarni vir svetlobe na Zemlji

Fotosfera (ovojnica Sonca, ki jo vidimo na nebu) ima temperaturo 6500 K.

Fotosfera oddaja tudi toplotni tok, vendar je za telo s to temperaturo značilno, da oddaja glede na celotni toplotni tok največ svetlobnega toka

Torej ima največji svetlobni izkoristek – v povprečju 95 lm/W

Pri prehodu skozi ozračje se sončno sevanje razprši, in na površju odbije. Torej stavbe naravno osvetljuje neposredno in posredno sončno sevanje

0

10

20

30

40

50

60

70

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

azimutF (o)

sončni čas

22. dec - 21.jun

22.jun - 21.dec21. apr

21. dec

21. mar 23. sep

21. jan

21. feb

21. jun

21. maj

JV Z

13

14

15

16

17

18

11

10

9

8

7

6

5 19

Vi š

ina

son

ca

(o)

Azimut sonca (o)

0

10

20

30

40

50

60

70

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 8060 100 120

0

10

20

30

40

50

60

70

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120

azimutF (o)

sončni čas

22. dec - 21.jun

22.jun - 21.dec21. apr

21. dec

21. mar 23. sep

21. jan

21. feb

21. jun

21. maj

JV Z

13

14

15

16

17

18

11

10

9

8

7

6

5 19

Vi š

ina

son

ca

(o)

Azimut sonca (o)

0

10

20

30

40

50

60

70

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 8060 100 120

Modeliranje virov dnevne svetlobeU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Položaj Sonca na nebu opredelimo z višino a in azimutom f sonca

zenit sonce

horizont azimut f

višina a

jug

vzhod

zahod

Točka P

Za načrtovanje naravne osvetlitve stavb najpogosteje uporabljamo naslednje značilne tipe neba:

jasno nebo; glavni vir svetlobnega toka je Sonce, ker na nebu ni oblakov, se razmeroma malo direktnega svetlobnega toka spremeni v difuzni svetlobni tok

enakomerno oblačno nebo; je izotropno, torej je svetlost takega neba neodvisna od višine nad horizontom; zenit in horizont imata enako svetlost

CIE oblačno nebo; svetlost tega standardnega neba ni odvisna od azimuta točke na nebu, je pa odvisna od kota med opazovano točko na nebu in horizontom; najsvetlejši je zenit, najtemnejši horizont; je osnovni model za določitev kakovosti naravne osvetlitve v stavbah;

povprečno nebo, ki najbolj realno, uporablja se za izračun rabe energije za dodatno električno razsvetljano.

Viri svetlobe – dnevna svetlobaU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

-180 -150 -120 -90 -60 -30 0 30 60 90 120 150 180

azimuth s (o)

alt

itu

de

as

(o) 0 -4 0 0 0 cd /m 2

4 0 0 0 -6 0 0 0

6 0 0 0 -8 0 0 0

8 0 0 0 -1 0 0 0 0

1 0 0 0 0 - 1 2 0 0 0

1 2 0 0 0 - 1 4 0 0 0

1 4 0 0 0 - 1 6 0 0 0

1 6 0 0 0 - 1 8 0 0 0

1 8 0 0 0 - 2 0 0 0 0

2 0 0 0 0 - 2 2 0 0 0

2 2 0 0 0 - 2 4 0 0 0

2 4 0 0 0 - 2 6 0 0 0

2 6 0 0 0 - 2 8 0 0 0

2 8 0 0 0 - 3 0 0 0 0

> 3 0 0 0 0 c d /m 2

S U N

1 0 m in

S U N p a th

S WEN N

Svetlost jasnega neba Lp 9. maj v Ljubljani ob 11 uri

enakomerno oblačno nebo; vse točke na nebu imajo enako svetlost Lp; torej je enako svetel tudi zenit (Lz). Svetlost zenita določimo glede na trenutno višine sonca as

z izrazom:

jasno nebo; svetlost jasnega neba je odvisna od vrste geografskih in meteoroloških podatkov. Vsaka točka na nebu ima njej lastno svetilnost Lp.

Uporabljamo računalniška orodja

Viri svetlobe – dnevna svetlobaU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

-180 -150 -120 -90 -60 -30 0 30 60 90 120 150 180

azimuth s (o)

alt

itu

de

as

(o) 0 - 1 0 0 0 c d /m 2

1 0 0 0 - 1 5 0 0

1 5 0 0 - 2 0 0 0

2 0 0 0 - 2 5 0 0

2 5 0 0 - 3 0 0 0

3 0 0 0 - 3 5 0 0

3 5 0 0 - 4 0 0 0

4 0 0 0 - 4 5 0 0

4 5 0 0 - 5 0 0 0

5 0 0 0 - 5 5 0 0

5 5 0 0 - 6 0 0 0

6 0 0 0 - 6 5 0 0

6 5 0 0 - 7 0 0 0

7 0 0 0 - 7 5 0 0

> 7 5 0 0 c d /m 2

S U N

1 0 m in

S U N p a th

S WEN N

Zenit je 3 x svetlejši kot horizont

Svetlost zenita določimo enako kot pri modelu enakomerno oblačnega neba v odvisnosti od kota višine sonca as

CIE oblačno nebo; zenit najsvetlejša točka na nebu, točke na horizontu so najtemnejše; svetlost posamezne točke Lp je odvisna od višine točke na nebu P

realno nebo; svetlost neba je odvisna od relativne pokritosti neba z oblaki, onesnaženosti ozračja,..

Viri svetlobe – dnevna svetlobaU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Podatki o sončnem sevanju so bolj popolni. S pomočjo konstant ali enostavnih relacij, ki so bile izdelane na osnovi dolgoletnih meritev lahko uporabimo baze s podatki o direktnem in difuznem sončnem sevanju. Sončno sevanje preračunamo v svetlobni tok s pomočjo svetlobne učinkovitosti sončnega sevanja Ks.

Jakost sončnega sevanja pomnožimo s Ks in dobimo podatek o osvetljenosti ploskve (jakost sončnega sevanja navajamo v W/m2, zato dobimo podatek o lm/m2=lx)

Ks (lumnih/W)

Oblačno nebo Ks = 107

Jasno nebo,

globalno sevanje

Ks,glob = 91,2 + 0,702.as -

0,00063.as2

Jasno nebo,

direktno sevanje

Ks,dir = 51,8 + 1,646.as -

0,01513.as2

jasno nebo,

difuzno sevanje

Ks,dif = 144

Jakost sončnega sevanja na vodoravno ploskev ob oblačnem dnevu je G=200 W/m2. Osvetlitev vodoravne ploskve je:E = Ks . G = 107 lm/W. 200 W/m2 = 21.400 lx

Viri svetlobe – dnevna svetlobaU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Ta model uporabljamo pri izračunih deleža časa ko bi prostor lahko bil osvetljen samo z dnevno svetlobo. Za poslovne stavbe običajno odstotek časa računamo glede na delovni čas – na primer med 8 uro dopoldne in 17 uro popoldne). Za Ljubljano: Če na primer za nek prostor velja, da bo primerno

osvetljen z dnevno svetlobo ko bo osvetlitev zunanje nesenčene vodoravne ploskve 5500 lx, bo to zagotovljeno v 90% trajanja delovnega časa ( med 8 in 17 uro).

40

20

10

0

0

30

50

60

70

80

90

Delež d

elo

vn

ega č

asa

(%

)

O svetljenost zunanje vodoravne ploskve (lx)

100

500010000

20000 30000

Ra

zp

olo

žlj

ivo

st

na

ravn

e o

sve

tlit

ve

EN 15193-1

EN 15193-1, na obdobje svetlega in temnega dela dneva (med 8 in 17 uro) vpliva zemljepisna širina

Viri svetlobe – dnevna svetlobaU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

V stavbah naravno osvetlitev dopolnjujemo z umetno ali najpogosteje električno razsvetljavo. Kot umetne vire svetlobe uporabljamo

žarnice imajo element, ki ga s pomočjo električne energije segrejemo na tako visoko temperaturo, da oddaja elektromagnetno valovanje z valovnimi dolžinami svetlobe; ovoj napolnimo z žlahtnimi plini (argona ali kriptona), ki mu dodajo halogenega kemijski elementa na primer jod ali brom.

polje z visoko temperature lahko ustvarimo tudi z oblokom med elektrodama v obločnici; (Xe, natrijeve visoko in nizkotlačne obločnice)

pri sijalkah vzbujamo elektrone plina, ki svojo energijo potem oddajo v obliki nevidnega sevanja. To sevanje vizualiziramo, ga spremenimo v svetlobo s snovjo, s katero je prevlečen prozoren ovoj sijalke.

Viri umetne (električne) razsvetljaveU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Za začetek delovanja sijalke potrebujejo elektrotehnični napravi balast in starter. Pri starih svetilkah sta bila ta dva elementa vzrok za moteče brenčanje in hitro utripanje svetilke. V sodobnih sijalkah uporabljamo visokofrekvenčni elektronski balast vgrajen v svetilki. Te sijalke imenujemo kompaktne fluoroscenčne sijalke. Uporabna doba do 10.000 ur, s povečevanjem števila vklopov se zmanjšuje.

najsodobnejše sijalke so izdelane iz polprevodnih snovi. Poznamo jih pod imenom svetilne diode ali s tujko LED.

Naprave, ki ustvarjajo svetlobo vgrajujemo v svetilke, ki z različnimi optičnimi elementi usmerjajo svetlobni tok v prostor.

Phosphor

visible light

UV radiation

hot cathode electron Mercury atom

0°30°30°

60°60°

90°90°

120°120°

150°

180°

E = ?

l = 4,5 mr = ?i = 15°

Kandela diagram svetilnosti I (cd)

UN

I LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Viri umetne (električne) razsvetljave

barva svetlobe (Tc), (temperatura barve svetlobe); ki jo oddaja nek naravni ali električni vir svetlobe določena s primerjavo sevalnega spektra svetlobe, ki jo oddaja vir in idealno toplotno sevalo (optično črno sevalo) pri temperaturi Tc.

indeks barvnega videza Ra, navaja kako realno vidimo barvo telesa, ki je osvetljeno z naravnim ali umetnim virom svetlobe v primerjavi z idealnim naravnim virom – s sončno svetlobo opoldne; številčne vrednosti Ra so med 0 in 100 (Ra 100 prepoznamo bravo opazovanega telesa kot enako če je osvetljeno z dnevno svetlobo. Ra navajamo tudi za transparentne snovi (zasteklitev) kako realno zaznamo barve v okolici pri pogledu skozi okno.

svetlobni učinek Ks; je razmerje med svetlobnim tokom, ki ga odda vir na enoto električne moči Ks (lm/W); to značilnost smo opredelili tudi pri naravnih virih svetlobe;

barva svetlobe Tc

topla < 3300 K

nevtralno bela 3300 –

5000 K

hladna, dnevna svetloba > 5000 K

Barvno polje CIE (International Commission on Illumination)

skupina RA namen prostorov

1A >90 galerije

1B 80 do 90 stanovanja, hoteli, restavracije,

bolnišnice, šole

2A 70 do 80 industrijski objekti

2B 60 do 70 industrijski objekti

3 40 do 60 prostori v je katerih zaznavanje barv

manj pomembno

4 20 do 40 prosotri v katerih zaznavanje barv ni

pomembno

UN

I LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Viri umetne (električne) razsvetljave - lastnosti

Za prepoznavanje predmetov in opravljanje različnih opravil morajo biti predmeti in ploskve primerno osvetljeni.

Merilo za to je gostota svetlobnega toka na kvadratni meter osvetljene površine (lm/m2, lx).

Da prepoznamo (navpičen) obraz ljudi mora biti ta osvetljen s približno 10 lx, kar ustreza osvetlitvi vodoravne ploskve 20 lx.

Za prepoznavanje detajlov na obrazu pa mora biti osvetlitev precej večja, vsaj 200 lx. Potreben nivo osvetlitve je odvisen od zahtevnosti vizualnih opravil v prostorih.

Nivo osvetlitve se preverja tako za dnevno kot za električno razsvetljavo. Največkrat se analiza izdela za delovno površino 0,85m nad tlemi in 1m od notranjih sten ali opreme.

osvetlitev E

(lx)

zahtevnost vizualnih opravil, prostori v stavbah

50 ni potrebno zaznavanje detajlov, omogo?ena varna

hoja; skladiš?a, hodniki

100 ob?asno uporabljeni prostori, pravilno prepoznavanje

predmetov, sanitarni prosotri, hodniki

200 dolgotrajno delo, zaznavanje ve?jih detajlov, strežni

pulti,

300 dolgotrajno delo, lažja vizualna opravila zaznavanje

detajlov velikosti > 10 kotnih min ob velikem

kontrastu, sejne sobe

500 srednje zahtevna vizualna opravila, zaznavanje

detajlov velikosti 5 do 10 kotnih min ob majhnem

kontrastu; sejne sobe, jedilnice, pisarne, u?ilnice,

toaletni prostori

750 Zahtevna vizualna opravila, prepoznavanje detajlov

velikost 3 do 5 kotnih min; dobro prepoznavanje

barv, samopostrežne trgovine, biroji, risalnice

1000 zelo težka vizualna opravila, prepoznavanje detajlov

velikosti 2 do 3 kotne min; majhen contrast;

natan?no prepoznavanje barv; montažni prostori,

pregled barv

> 1500 zelo težka opravila, prepoznavanje detajlov velikost

< 1 kotno minuto, priporo?ena uporaba opti?nih

pripomo?kov, fina mehanska dela, kontrola barv

UN

I LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Kriteriji za načrtovanje

Za prepoznavanje predmetov in opravljanje različnih opravil morajo biti predmeti in ploskve primerno osvetljeni.

Merilo za to je gostota svetlobnega toka na kvadratni meter osvetljene površine (lm/m2, lx).

Da prepoznamo (navpičen) obraz ljudi mora biti ta osvetljen s približno 10 lx, kar ustreza osvetlitvi vodoravne ploskve 20 lx.

Za prepoznavanje detajlov na obrazu pa mora biti osvetlitev precej večja, vsaj 200 lx. Potreben nivo osvetlitve je odvisen od zahtevnosti vizualnih opravil v prostorih.

Nivo osvetlitve se preverja tako za dnevno kot za električno razsvetljavo. Največkrat se analiza izdela za delovno površino 0,85m nad tlemi in 1m od notranjih sten ali opreme.

ISO EN 18523-1 Energy Performance of Buildings . Schedule and condition of building, zone and space usage for energy calculation (part 1 Non-residental buildings)

UN

I LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Kriteriji za načrtovanje

Poenostavljene metode ali računalniška orodja

Določamo pri CIE enakomerno oblačno nebo

Izolukse, krivulje enake osvetljenosti

Pri osvetlitvi zunanje vodoravne nesenčene ploskve 5000 lx (za Lj 92% trajanja delovnega časa)

Primer : pisarniški prostor pred in po izdelavi dvojne steklene fasade

Če določimo za koliko mora biti osvetlitev zunaj večja, določimo števil ur, ko deluje električna razsvetljava (2kWh/m2a)

UN

I LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Količnik dnevne svetlobe KDS je kazalnik s katerim ocenjujemo kakovost naravne osvetlitve. (ang. Daylighting factor DF)

Je razmerje med osvetlitvijo točke P na delovni ravnini v prostoru Ep,v in osvetljenostjo zunanje vodoravne nesenčene ravnine Ev:

Uporabljamo model CIE enakomerno oblačnega neba.

KDS določimo za točke na delovni površini, ki je običajno 0,85 m nad tlemi pri osvetlitvi zunanje vodoravne nesenčene površine 5000 lx.

Preverjamo najmanjši KDSmin in povprečni KDSav v prostoru.

Ev

wEp,vdelovna površina

KDSav

(%)

KDSmin

(%)

pisarne 5 2

u?ilnice 5 2

hodniki 1 do 2 0,6

bivalni

prostori

1,5

0,5

spalnice 1 0,3

kuhinje 2 0,6

UN

I LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Kriteriji za načrtovanje – naravna osvetlitev

Velike razlike osvetljenosti površin v prostoru zmanjšajo svetlobno ugodje.

Primerno enakomernost osvetljenosti po globini prostora je posebej težko doseči pri osvetlitvi z dnevno svetlobo.

Enakomernost osvetlitve ocenjujemo z razmerjem med najnižjim nivojem osvetlitve Emin delovnega mesta in povprečnim nivojem osvetljenosti vseh delovnih mest Eav.

Emax

Eav

Emin

Emin

E

E

Eav

Emax

Eav

Emin

Ezahteve razmerje med Emin in Eav

velike 1 : 1,5

srednje (u?ilnice) 1 : 2,5

majhne 1 : 3

zelo majhne 1 : 6

UN

I LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Kriteriji za načrtovanje – naravna osvetlitev

z razporeditvijo oken na več vzporednih sten in vgradnjo svetlobnikov

s preusmerjanjem svetlobnega toka proti stropu in v globino prostora z refleksijskimi žaluzijami, prizmatičnimi elementi in holografskimi filmi;

visokoodbojne površine, ki jih namestimo na zunanji ali notranji strani okna in jih imenujemo “svetlobne police”.

UN

I LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Kriteriji za načrtovanje – izboljšanje naravne osvetlitve

Vrste električnih virov svetlobe in njihove lastnostiU

NI LJ, F

A, G

radbena f

izik

a;

pro

f. S

ašo M

edved

Sijalke vgrajujemo v različna ohišja, tako izdelamo svetilke.

Poleg tehničnih zahtev, so ohišja oblikovana tako, da preusmerjajo svetlobni tok v želeni del prostora.

Za vsako svetilko je izdelan diagram prostorske porazdelitve svetlobnega toka ali kandela diagram

S pomočjo kandela diagrama svetilke in razdalje svetilke od izbrane točke določimo osvetlitev na tem mestu.

Če osvetljuje izbrano točko več svetilk, določimo delno osvetlitev, ki jo prispeva posamezna svetilka in “delne” osvetlitve seštejemo.

0°30°30°

60°60°

90°90°

120°120°

150°

180°

E = ?

l = 4,5 mr = ?i = 15°

L(b)=L(i) = 4800 cd

[ ]4,5

4,66 mcos cos15

Ir

i= = =

°

[ ]2 2

( ) 4800cos cos15 213 lx

4,66

L iE i

r= × = × ° =