TERMÉSZETES VILÁGÍTÁS
2.
Természetes világítás
Mesteséges világítás
A természetes fényforás a helyiségen kívül található, méretei nagységrendekkel nagyobbak mint a helyiség.
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
BME-ÉSZK-ÉPENERG
7.
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
