TERMÉSZETES VILÁGÍTÁS 2. Természetes világítás A természetes fényforás a helyiségen kívül található, méretei nagységrendekkel nagyobbak mint a helyiség. Mesteséges világítás A lámpatestek a helyiségen belül helyezkednek el, méreteik nagységrendekkel kisebbek mint a helyiség. Vizuális kapcsolat biztosít a környezettel; pszichológiai, biológiai, fiziológiai hatások biztosítása. Nem létesít vizuális kapcsolatot, ill. nem biztosít ehhez kapcsolódó egyéb hatásokat. A természetes és mesterséges világítás a felhasználó szempontjából nem különül el. A vizuális környezetben (a "végeredményben") a kettő szét nem választható egységet képez: 1. Jól világítható belsőteret igyekszünk létrehozni (építész tervező), 2. A belsőtérhez tervezünk olyan világítást, mely lehetőleg jó vizuális környezetet eredményez (vill.mérnök + építész). A természetes világítás fényforrásai 1. Napfény, 2. Égbolt szórt fénye, 3. Környezet (terep vagy takarás) visszavert fénye. A külsőtér azon része, melyet a belsőtér lát : minden pontból más és más látható, a külsőtér nagységrendekkel nagyobb mint a belsőtér, a külsőtér állandóan változik (napi és éves ciklusok). BME-ÉSZK-ÉPENERG FILETÓTH LEVENTE
TERMÉSZETES VILÁGÍTÁS 4. Az év azon időpontjai amikor Enap értéke 50%-os valószínűséggel elér egy "várható" értéket A közvetlen napfény a természetes világítás során igen korlátozott módon használható, diszkomfort hatásai miatt védekezni kell a benapozás ellen (pl. árnyékolók használata): a nappalok csak egy részében várható (35-45% Mo.) egyenetlen világítást eredményez a belsőtérben, munkahelyeken közvetlen benapozás nem megengedett, káprázást eredményez. BME-ÉSZK-ÉPENERG FILETÓTH LEVENTE
TERMÉSZETES VILÁGÍTÁS 6. Az égbolt fénysűrűség eloszlásának ismeretében a földfelszín vízszintes felületén a megvilágítás (E) számítható. Fénysűrűség eloszlás arányok (égboltállapotok) jellemzés hátrányai: végtelensok eloszlásból három égboltállapot ekzakt matematikai összefüggése ismert, a fénysűrűség-értékek 50% valószínűséggel várható (statisztikai) értékek 145 egyidőben mért érték alapján regisztrálják, "e" világítási tényező = Eb/Ek [%] (Df: "Daylight factor" ) A takaratlan vízszintes síkon létrehozott "külső" megvilágítás (Ek): arányos a belsőtérben látrehozott megvilágítással (Eb), kevésbé pontos, de egyetlen számmal kifejezhető, könnyen kezelhető, összahasonlítható, 15-20 éves regisztrált értékek állnak rendelkezésre. Az égbolt szórt fényének hasznosíthatósági időtartama: Ek jellemzése, 50%-os valószínűséggel várható értékek elemzése, Napi és éves változást leíró diagramok, Izpoleták, Tartamdiagramok. BME-ÉSZK-ÉPENERG FILETÓTH LEVENTE
TERMÉSZETES VILÁGÍTÁS 7. BME-ÉSZK-ÉPENERG FILETÓTH LEVENTE
TERMÉSZETES VILÁGÍTÁS 12. Felülvilágítók: Mennyezet síkja felett alakítják ki Fényáteresztő felület hajlásszöge: 0-90 Tájolásuk nagyrészt tetszőleges lehet Mennyezeti alaprajzuk alapján: vonalszerű vagy pontszerű kialakítású lehet. Vonalmenti felülvilágítót geometriai kialakításuk szerint: shed, donga, monitor, nyereg. Shed (0-90 ) Hatásfok értékeik: 90 : 0,1 0,2 60 : 0,2 0,25 30 : 0,25 0,35 Északi tájolás esetén benapozásmentes belsőtér érhető el! BME-ÉSZK-ÉPENERG FILETÓTH LEVENTE
TERMÉSZETES VILÁGÍTÁS 14. Pontszerű felülvilágítót geometriai kialakításuk szerint: kupola, gúla, hasáb. Kupola Hatásfok értékeik: 0,2 0.4 Benapozásvédelemről gondoskodni kell. Gúla (kb 45 ) Hatásfok értékeik: 0,25 0.35 Benapozásvédelemről gondoskodni kell. Hasáb Olyan shed felülvilágítók, melyek melyek alaprajza négyzethez közelít. Megvilágítás eloszlásuk shed-szerű ill. merőleges irányban szimmetrikusan változó. Benapozásvédelem északi tájolással megoldható. Korszerű bevilágítók prizmák, fényterelő árnyékolók, fényterelő csatornák, fénycsatorna rendszerek. BME-ÉSZK-ÉPENERG FILETÓTH LEVENTE
TERMÉSZETES VILÁGÍTÁS 15. Prizmák, fényterelő árnyékolók főleg oldalvilágítás esetén használatosak, az ablakhoz közeli fényáram többletet a mennyezetet - mint reflektáó felületet - felhasználva a helyiség belselyébe továbbítják a fényt, csökkentik az oldalvilágítás egyenlőtlenségét, kb. 6 méteres helyiség mélységig hatásosak. Fényterelő csatornák Tetőszerkezet alatt elhelyezkedő helyiség megvilágítására szolgálnak, kb. 1-1.5 m-ig hatásosak. http://www.solatube.com/ BME-ÉSZK-ÉPENERG FILETÓTH LEVENTE
TERMÉSZETES VILÁGÍTÁS 17. A természetes világítás sajátosságai Közvetlen (direkt) megvilágítás: közvetlenül a bevilágítóról érkezik a fény a munkasíkra. Közvetett (indirekt) megvilágítás: visszaverődés után érkezik a fény a munkasíkra. Oldalvilágítás Az ablakhoz közel eső munkasík főleg közvetlen (direkt) megvilágítást kap. Az ablaktól távolodva a direkt világítás abszolút értéke csökken (oldalfalak szerepe fontos). A helyiség hátsó falánál a két komponens aránya közel egyenlő. Felülvilágítás Döntően direkt módon történik a vonatkoztatási sík megvilágítása. Az indirekt megvilágítás aránya nem haladja meg a teljes megvilágítás 25%-át. 3-5-ször hatásosabb mint az oldalvilágítás. Kombinált világítás Az oldal- és felülvilágítók arányától függően a direkt és indirekt megvilágítás aránya. Az előző, szélsőnek tekinthető értékek közötti állapot alakul ki. BME-ÉSZK-ÉPENERG FILETÓTH LEVENTE
TERMÉSZETES VILÁGÍTÁS 18. A megvilágítás mennyiségi jellemzése Közvetlen jellemzés: Eb belső megvilágítás mérésével. Közvetett jellemzés: Eb és Ek arányának (e) meghatározásával. Közvetlen mennyiségi (Eb) jellemzés: mennyiségi jellemzés: Eb: Vonatkoztatási síkban (munkasíkban) mérve, M=85cm, víszintes sík (asztal), Függőleges sík (pl. képvilágítás esetén). térbeli egyenletesség: Eb sík menti eloszlása, Eb átlagértéke + sík menti eloszlása, Eb jellemző irány menti eloszlása. időbeni egyenlőtlensége: napi és éves várható Ek értékek szerint. Közvetett mennyiségi (e) jellemzés: Az "e" világítási tényező [%] a természetes fény világításra történő hasznosításának hatásfoka: e = Eb Ek [%]. Megmutatja hogy az épített belsőtér és a külső takarások együttesen mennyire korlátozzák a (potenciálisan) lehetséges megvilágítást. Az "e" világítási tényező alakulását befolyásolja: a vonatkozási pont helye a belsőtér formája, mérete, a belsőtéri felületek reflexiója, a bevilágító kialakítása, a külsőtéri takarások helye, méreteik, a terep reflexiója. BME-ÉSZK-ÉPENERG FILETÓTH LEVENTE
TERMÉSZETES VILÁGÍTÁS 23. Gazdaságosságra vonatkozó igények Minél nagyobb a bevilágító felülete: annál több fényt enged be és annál kisebb a mesterséges világítás energiafogyasztása, de annál nagyobb a téli hőveszteség és nyári hőnyereség is. A bevilágító felületagyságának hatását a fűtés és a mesterséges világítás együttes energiafogyasztására a grafikon szemlélteti. A bevilágítók egyidejűleg épületszerkezeti, hőtechnikai elvárásoknak is meg kell felelnie. Csak a természetes világítás szempontjából történő értékelés egyoldalú lenne. Megvilágításra vonatkozó igények Helyiség rendeltetésétől függő E névleges, vagy e névleges értékkel adható meg Névleges: mint legkisebb érték, mely az év nappalainak adott részében 90%-ban várható. Hazánkban a méretezési külső megvilágítás: Ekm=5000 lx A kisebb bevilágító rövidebb ideig, a nagyobb bevilágító hoszabb ideig szolgáltat kívánt megvilágítást. A világítási tényező függése a méretezési külsőmegvilágítástól adott megvilágítási igény esetén. BME-ÉSZK-ÉPENERG FILETÓTH LEVENTE
TERMÉSZETES VILÁGÍTÁS 24. A természetes világítás méretezése A természetes világítás általános világításra szolgál. A természeti adottságok miatt mindig az adott külsőtérhez kell illesztenünk a belsőteret. Adott épület természetes világítási tulajdonságairól a tervezés kezdeti szakaszában az építésztervező dönt. A tervezés, méretezés menete: 1. bevilágító formai meghatározása, 2. fényáteresztő felület nagyságának meghatározása. Megvilágítás a vonatkoztatási síkon Oldalvilágítás esetén: az ablakkal szemközti sarokban levő P méretezési pontban mért Eb vagy "e" értékekkel. Felül- és kombinált világítás esetén: az átlagos Ēb vagy "ē" megvilágítási értékekkel. BME-ÉSZK-ÉPENERG FILETÓTH LEVENTE
TERMÉSZETES VILÁGÍTÁS 26. A bevilágító kialakítása: Az építész tervkoncepció részeként kerül meghatározásra. A formai kialakítás az arányok, felületek meghatározását jelenti. A bevilágító elhelyezésének hatása: világítási mód (oldal/felül/kombinált világítás), tájolás, hajlásszög, szerkezeti kialakítás jellemzi. A felülvilágítás 3-5-ször hatásosabb mint az oldalviláígtás. Annál nagyobb a munkasík megvilágítás, minél inkább fölötte helyezkedik el a bevilágító. Bevilágító hajlásszöge és tájolása Minél kisebb a bevilágító hajlásszöge, annál nagyobb a várható benapozás időtartama (erősebb a piszkolódás). Legnagyobb benapozás déli, legkisebb északi tájolás esetén várható. Környezeti takarás hatása. Fényáteresztő felület jellemzése Rétegszám: 1,2 vagy 3 réteg, hőszigetelés függvénye Fényátersztés, "τ" transzmisszió: anyagminőség, vastagság "γ" fény beesési szög szerint. BME-ÉSZK-ÉPENERG FILETÓTH LEVENTE
TERMÉSZETES VILÁGÍTÁS 27. Fényáteresztő felület fényszórása Átlátszó felületek: a fény irányváltoztatás nélkül halad át rajtuk Áttetsző felületek: anyagában homályos (pl. tejüveg): vastagság nagymértékben befolyásolja az átjutó fény mennyiségét. felületük nem sima (pl. homokfúvott üveg): kedvezőbb ha a fény az üveg matt oldalára esik. anyaguk inhomogén (pl. műanyagok, üvegtégla). Szerkezeti takarások Kitakarják a fényáteresztő felület egy részét, ily módon csökkentik annak hatásosságát. Pontos hatásuk szerkezeti kialakítástól függ. Bevilágítók szerkezti takarásainak szokásos viszonylagos nagysága kilakításuktól függően a következő: Bevilágító szerkezeti kialakítása Takarás [%] egyrétegű, faszerkezetű ablak 25% egyrétegű, fémszerkezetű ablak 20% kettős üvegezésű, faszerkezetű ablak 40% kettős üvegezésű, fémszerkezetű ablak 35% kettős üvegezésű, egyesített szárnyú ablak 20% kettős üvegezésű, gerébtokos faszerkezetű ablak 50% vasbeton szerkezetű felülvilágító 40% fémszerkezetű felülviláígtó 30% Fényvisszaverő felületek Nagyobb a fényáram veszteség (kakna), ha: hoszabb a fény útja a bevilágítón belül (d) kisebb a bevilágító keresztmetszete (F) sötétebb a fényvisszaverő felület, matt (fényt szóró) a fényvisszaverő felület. BME-ÉSZK-ÉPENERG FILETÓTH LEVENTE
TERMÉSZETES VILÁGÍTÁS 29. Méretezési eljárások Szerkesztési módszerek: Grün módszer, Generatív módszer. Modellmérések: Mesterséges égbolt, "Heliodon" modellmérések, CAD alkalmazások. Grün módszer Természetes világítás direkt komponensének implicit meghatározása alkalmas. Segítségével meghatározható közelítő módon a világítási tényező (e) a munkasík mentén. Használható a bevilágítók hatásainak összehasonlítására. Alapegyenlete: ep= eop (C' + C") BME-ÉSZK-ÉPENERG FILETÓTH LEVENTE
TERMÉSZETES VILÁGÍTÁS 30. Generatív módszer (Majoros András) A módszer a természetes világításhoz szükséges Fa ablak felületének explicit meghatározására szolgál. Alkalmazható, ha: a szoba szélessége: 2,5 15 m, mélysége: 2,5 12 m, belmagassága: 2,5 5 m, ablak előtti takarás közelítőleg téglalap vetületű, a környezet légköri szennyezettsége ismert. A számítás alapegyenlete: e0 ka = emin / (kp kτ ko), ahol, az egyenlet bal oldalán: e0 ka értékei ismert "h" belmagasság alapján a megfelelő grafikon segítségével határozható meg, az e01 ka1, e02 ka2, e03 ka3, e04 ka4, értékpárok szintén grafikonok segítségével számítható. Az alapegyenlet bal oldala és a e0 ka = f(a) görbe segítségével A szükséges relatív ablaknagyság [%] számítható. Fablak = Asz h a / 100 [m2] A fent ismertetett, generatív módszeren alapuló, számítógépes alkalmazás ingyenes letölthető és hasznlálható a BME, Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék honlapjáról: http://www.egt.bme.hu/w_munkatarsak/majoros/ablakmeretezo/ablakmeretezo.html BME-ÉSZK-ÉPENERG FILETÓTH LEVENTE