Anidolické stropné systémy osvetlenia

Denné osvetlenie vnútorných nebytových priestorov je nutné navrhnúť tak, aby bolo vytvorené vhodné svetelné prostredie vzhľadom na ich využitie. Osvetlenie vnútorných priestorov a vytváranie psychickej a vizuálnej pohody je dnes súčasťou požiadaviek na kvalitu stavebného diela. Ako je zrejmé z doterajšieho výskumu (obr. 1), umelé osvetlenie v administratívnych budovách tvorí najnákladnejšiu položku výdavkov na elektrickú energiu. Vhodnou aplikáciou pasívneho systému distribúcie denného svetla je možné znížiť náklady na spotrebu elektrickej energie vynaloženej na umelé osvetlenie.

Niektoré z najdôležitejších faktorov pri návrhu v pasívnej solárnej technike, akými sú napr. orientácia budovy, hĺbka miestnosti a účinná výška okien, je v existujúcich budovách náročné meniť. Kde nie je pasívny dizajn možný, denné svetlo možno zlepšiť polopasívnymi systémami, svetlousmerňujúcimi technológiami, akými sú štruktúrované zasklenia, žalúzie, svetelné police atď. Snaha zlepšiť vizuálnu pohodu v miestnostiach s veľkou hĺbkou smerovala k návrhom rôznych systémov. Najvhodnejším riešením sa ukazuje využívanie pasívnych systémov, ktoré pre svoju funkciu nevyžadujú žiadnu, alebo len minimálnu potrebu energie. Medzi tieto systémy patrí aj anidolický stropný systém. 

Tabuľka 1: Typy systémov denného osvetlenia s tieniením (Ruck et al., 2000)

Tabuľka 2: Typy systémov denného osvetlenia bez tienenia (Ruck et al., 2000)

Anidolické stropné systémy
Anidolické (z gréčtiny an: bez, eidolon: obraz) systémy pre svoju funkciu využívajú tzv. nezobrazovacie (non-imaging) komponenty (parabolické alebo eliptické zrkadlá) na zachytenie difúzneho svetla z oblohy. Termín nezobrazovacie znamená, že pri prechode svetla optickou sústavou sa nekladie dôraz na vykreslenie obrazu zdroja svetla na výstupe. Účelom týchto distribučných systémov je zvýšiť prítomnosť denného svetla v priestore, a tým znížiť potrebu energie na umelé osvetlenie.

Hlavnou úlohou anidolických stropných systémov je:
– poskytovanie denného svetla pri vyšších hĺbkach od fasádnej steny miestnosti, kde bežné systémy osvetľovania (okná) zlyhávajú,
– zvyšovanie osvetlenosti interiérov v klímach s prevažne zamračenou oblohou,
– distribúcia denného svetla do miestností, kde nie je možné použiť konvenčné osvetľovacie systémy (okná, vertikálne svetlovody).

Anidolický stropný systém (obr. 2) pozostáva z optických kolektorov denného svetla združených do svetelného tunela v zavesenom podhľade. Systém sa navrhuje pre bočné osvetlenie nebytových budov. Anidolické elementy sú umiestnené na oboch koncoch svetelného tunela. Anidolický optický koncentrátor, umiestnený z vonkajšej strany budovy, zachytáva a koncentruje difúzne svetlo zenitovej oblasti oblohy, ktorá je typicky najjasnejšou oblasťov zamračenej oblohy, a účinne privádza svetelné lúče do kanála. Na konci tunela distribuuje svetlo parabolický reflektor bez akejkoľvek spätnej reflexie. Denné svetlo je odvádzané hlbšie do miestnosti pomocou zrkadlových reflektorov ležiacich vo svetelnom kanáli – tuneli, ktorý zaberá väčšinu priestoru medzi stropom a stropným podhľadom. Pred priamym slnečným žiarením a prehrievaním chráni interiér slnečná clona, ktorá umožňuje využívanie anidolického systému denného osvetlenia po celý rok. Táto musí byť riadne integrovaná do daného systému. Anidolický stropný systém denného osvetlenia sa navrhuje na vertikálnej fasáde nad okennou konštrukciou.

Do anidolického systému nesmú zasahovať žiadne konštrukčné prvky. Pri návrhu je nutná koordinácia s ostatnými profesiami ako v plánovaní, tak aj v realizácii. Návrh je v hlavnej miere ovplyvnený zemepisnou šírkou a miestnou klímou. Vhodné je navrhnúť systém na stranu fasády, ktorá nie je vystavená priamemu slnečnému svetlu alebo na časť, ktorá je z väčšej časti zatienená. Systém musí byt navrhnutý tak, aby dostupné slnečné svetlo zhromažďoval z oblohy a toto distribuoval svetelným tunelom až do miestnosti aj počas maximálne zamračených dní. Vhodne navrhnutá zostava by mala vypĺňať celú dutinu medzi stropnou a pohľadovou konštrukciou. Pri modernizácii budov s nadštandardnou hĺbkou miestností alebo vysokými stropmi je dôležité aby navrhnutému systému neblokovali funkčnosť existujúce konštrukcie. Vhodne navrhnutý systém je možné využívať počas celého kalendárneho roka.

Záver
Anidolické stropné systémy osvetlenia majú potenciál byť moderným riešením pasívneho systému distribúcie denného svetla. Vhodné využitie a efektivita sú však podmienené návrhom, materiálovým riešením, realizáciou a aj reguláciou svetelného žiarenia do distribuovaného priestoru. 

Článok vznikol aj vďaka spolupráci s Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe zmluvy č. APVV-0177-10.

MIROSLAV PREŠINSKÝ
foto archív EPFL Solar Energy and Building Physics Laboratory (-LESO-PB; 7–9), Building Construction Authority of Singapore (10)

Literatúra:
1) SCARTEZZINI, J. L. Advances in daylighting and artificial lighting. Research in Building Physics, Proceedings of the 2nd International Conference on Building Physics. Antwerpen: s. 14–18, Taylor & Francis, 2003.
2) http://leso.epfl.ch/anidolics.
3) https://www.bca.gov.sg
4) http://www.dpa.com.sg/projects/zero-energy-building/
5) RUCK et al Daylight in Buildings. International Energy Agency, 2000.

Ing. Miroslav Prešinský, PhD., (*1983)
absolvoval Stavební fakultu Slovenské technické univerzity v Bratislavě. Je autorizovaným architektem a v současnosti je jednatelem firmy Aphaus, s. r. o.