2. přednáška SVĚTLO, PROSTOR, ČLOVĚK

Historie:

1. Stavby starého Egypta (cca 3500 př. n. l. až 70 n.l.)

a) Chrámové stavby

– nebylo potřeba volného prostoru ani osvětlení

– paprsek světla pronikal úzkou štěrbinou ve stropě bazilikálním

otvorem

b) Obytné stavby (domy, paláce)

– je vyžadována ochrana před sluncem – světlo proniká do prostoru, dveřmi a

štěrbinami ve střeše (hlavně větrání)

– později u městských domů – okno,

především jako architektonický prvek, – plošně jsou okna velmi malá, hlavně

umístěna pod stropem, slouží hlavně pro větrání

2. Antické Řecko (cca 650 př. n. l. Až 30 n. l.)

a) Chrámové stavby

– nejsou určeny pro shromáždění – světlo proniká dveřmi, někdy

stropním nezakrytým otvorem b) Obytné domy - průčelí je členěno malými okny venkovský dům je přízemní, atriový, s otvory do atria.

3. Římská architektura (cca 300 př. n. l. až 350 n. l.)

Nové pojetí ve vztahu mezi Sluncem, prostorem a člověkem. Světlo se využívalo: a) vědomě k tvarování vnitřního prostoru b) slunce k vytvoření psychické pohody Mimořádným architektonickým místem je budova PANTEON v Římě:

– vnitřní průměr kopule je 44 m – výška od podlahy po kruhový otvor

průměru 9 m je rovněž 44 m

1. Obytné stavby

a) Římské paláce

– okenní otvory orientovány do nádvoří

– vnější stěny mají zaslepené arkády jako dekoraci

b) Venkovské domy – pro bohaté vrstvy mají jiný

charakter – obydlí není chráněno před

nepřítelem (mírová úmluva Pax Romana)

– prostory se otvírají do okolního světa

– umístění oken, tak aby obyvatel měl co nejrozmanitější výhled, co nejvíce do světa

c) Domy ve městech (2. stol. n.l.)

- okno s výhledem do okolí - existovala pravidla pro návrh dobrého osvětlení v obytném

prostoru d) okna na všech stranách domu e) tam kde je vidět volná obloha f) pokud je obloha zakryta např. stěnou, okenní otvor se zvětšil g) fasáda je členěna mnoha okny, navrhované proporčně k vnitřnímu prostoru h) vědomě se světlo využívalo k tvarování vnitřního prostoru i) světlo, jako impuls pro rozvoj kleneb, což ovlivňuje velikost oken j) OKNO má dvě funkce:

– osvětlení interiéru – spojení vnitřního prostoru s

vnějším prostorem – jako kolektror

4) Středověká architektura (cca 500 až 1500 n.l.)

Zhrnuje, předrománské, románské a gotické období. Myšlenkovou náplní se stává křesťanství, což se odráží ve výtvarném umění a v architektuře. a) Křesťanské chrámy

– shromážďování věřících – vyžaduje se vytvoření volného a

osvětleného prostoru – gotická katedrála je charakteristický

znak tohoto slohu – stěny (soustava mohutných pilířů,

okenních otvorů a výplňkového zdiva) – rozetovo okno je symbolem slunce a

světa – rafinované užití světla – vyniká zde

klenba a odhmotněný prostor

b) Obytné stavby – význam středověké kamenné stavitelství – soukromé městské domy napodobují

palácové budovy – př. pražské domy z konce 12. a zač. 13.

stol.

Obr.: Románský obytný dům v Praze

– od pol. 13.st. je tento dům vytlačován domem GOTICKÝM, vycházející z románského půdorysu

– osvětlení vnitřního prostoru není věnována zvláštní pozornost

5) Renesanční architektura

(období 15 až 17.stol.) Navazuje na antické období i životní styl. Smyslem člověka je pozemské bytí, názor na prostor a hmotu. Už zde se uplatňují zákony a vědecké poznání.

a) Chrámové stavby

– převládá centrální typ, zakončen KOPULÍ

– osvětlení je bazilikální – okna umístěná v kruhové nebo polygonální základně kopule

b) Obytné stavby (paláce, městské domy) – jsou to rozložité budovy s vnitřním

dvorem obklopeným arkádami – průčelí ploché, dominantou se stává

OKNO – nadpraží rovné nebo obloukové – používá se nadsvětlík a dřevěné okenice – rozměry okna dle pravidel respektující

modulační proporce fasády i vnitřního prostoru

– klenba se uplatňuje i v obytných

místnostech – okno a vstupní portál je významný

architektonický prvek pr ůčelí budov – vyvíjí se tvar a orámování oken – rozměry a proporce oken se váží na

průčelí jako celek, ale i na vnitřní prostor s ohledem na přírodní světlo

– zasklívá se do olova-čočky, vyvíjí se výroba skla

– zasklívání větších ploch Pevná pravidla pro umístění oken: a) Výška okna tvoří 2 díly ze 3,5 dílů světlé výšky podlaží. Šířka okna je (1 – 1,6) dílu b) Šířka okna 1/5 až 1/4 šířky pokoje c) Výška okna (2+1/6) x šířka okna d) Proporce pokoje 5:3 (hloubka ku šířce)

Barokní architektura (období 17 až 18. stol.)

– ustupuje od úměrnosti a řádu – přináší neklid a dojem pohybu

– krajina je začleňována do architektury – v chrámech je půdorys zprohýbán

křivkami – světlo má významnou úlohu – okno dostává nové rámování i tvar – v obytných stavbách se mění půdorys

paláců a zámků – je uvolněn křídly, propojen do zahrady

– na průčelí bohatý dekor – světlo a stín vytváří dojem pohybu – používá se kleneb – průčelí venkovských domů mají prvky

„velké“ architektury – se světlem ve vnitřním prostoru není

vědomě pracováno

7) Architektura 19. a 20. století Převládá: a) stavby chrámů, klášterů ustupuje, vznikají jiné stavby b) továrny, kancelářské budovy, školy, muzea, atd., inženýrská architektura c) dominují celoprosklené haly d) vzniká nová architektura, odmítající

tradice v dispozici Bytové stavby:

– pavlačové domy s byty se společným soc. zařízením

– osvětlení denním světlem není věnována pozornost

– dispozice domu je limitována hloubkou parcelou

– domy schodišťového typu, třítraktové s mnoha neosvětlenými a nevětranými prostory

– není přihlíženo k orientaci budovy – poč. 20. stol. moderní architektura,

pohodlný byt propojen s velkými okny s dostatkem světla a slunce

– v r. 1926 okno základní element domu, železobeton-revoluce v historii okna

– okna probíhají po celé délce fasády.

8) Současnost.

– slunce je nenahraditelnou součástí

životního prostředí – proto do míry proslunění se jeho význam

exaktne započítává – v současné výstavbě se slunce a jeho

význam často přehlíží !!! – současná tvorba se významem slunce

zabývá, je začleňována do komunity vývoje.

SLUNCE A BUDOVA

Působením sluneční radiace na budovu (její interiér a průčelí) se zabýváme z důvodů:

a) dostatečné insolace interiéru b) vizuální pohody v interiéru c) tepelné pohody v interiéru

Trvání a účinky přímého slunečního záření v libovolném místě a čase ve vztahu slunce k budově, závisí: – na dráze slunce po obloze,

– na atmosferických podmínkách,

– na geografické lokalitě místa,

– urbanistickém řešení zástavby,

– architektonickém a konstrukčním řešení

budovy.

Do urbanistického, architektonického i konstrukčního návrhu budovy se promítá: – požadavek na zajištění optimálních

podmínek vnitřního prostředí,

– požadavek na vizuální, tepelné a hygienicko

psychologické hledisko

– dostatečné množství a kvalita denního světla

– ochrana nad nadměrnými tepelnými zisky ze sluneční radiace v letním období

– naopak možnost maximálních tepelných zisků v období zimním

V podstatě při návrhu stavby jde především o: – začlenění budovy do okolí, – orientace ke světovým stranám, – výška a rozestup budov, – tvarové řešení a návrh konstrukčního

systému budovy, – řešení obvodového pláště.

OSLUNĚNÍ BUDOV A JEJÍ REGULACE:

POŽADAVKY na míru OSLUN ĚNÍ závisí na účelu budovy:

a) U budov bytového charkteru směřují:

– k co největšímu oslunění b) U budov průmyslových, občanských jsou důležité hlediska:

– vizuální pohody, – oslunění je méně žádoucí

Podle požadavků na oslunění volíme určité způsoby REGULACE. Jsou to v podstatě tyto způsoby redukce přímé sluneční radiace: a) Umístění oken v průčelí budovy (orientace ke světovým stranám):

– tam kde je nežádoucí přímá sluneční radiace, je výhodná orientace prosklených průčelí na S, SV, popř. SZ

– tam, kde je snaha získat maximální oslunění je důležité, která průčelí a kolik jich má být osluněno,

b) Redukce zasklených ploch, zvláště na

intenzivně osluněných průčelích budovy:

– regulace – redukce plochy oken

– zmenšení plochy oken přímo ovlivní osvětlení interiéru denním světlem,

– kde je důležité hledisko vizuální pohody, musí být zachována minimální plocha, zaručující dostatečné množství a kvalitu denního světla

c) Použití speciálních druhů skel, redukující tepelnou složku sluneční radiace

Sluneční clony: – vnitřní prvky:

- záclony - závěsy - žaluzie

– ochrana proti přílišnému jasu – ochrana proti oslnění – redukují osvětlení

Denní osvětlení: - pohyblivé žaluzie mezi skla okenní konstrukce vnější prvky: - vertikální clony, - horizontální clony,

Obr.: Schema základních typů slunečních clon

VÝZNAM SLUNE ČNÍHO ZÁ ŘENÍ PRO BUDOVY.

Každá stavba je urbanistickým zásahem do krajiny.

VÝSTAVBOU BUDOV

dochází

k omezení přímého slunečního záření a osvětlenosti povrchů i prostorů a zároveň ke

změně tepelných poměrů ve vnitřním prostředí

PROTO JE ŽÁDOUCÍ

zvolit !

– optimální polohu budov

– tvar budov

– proporce budov – sekupení budov

Tyto otázky jsou důležité zejména pro:

– ARCHITEKTA – URBANISTU, podkladem

jsou: a) studie slunečních stínů na sledované

ploše a místě b) doba oslunění libovolného místa v libovolném ročním i denním období c) velikost prostorového úhlu oblohy pro

libovolné místo v interiéru budovy omezené různými překážkami

ORIENTACE BUDOV A DOBA OSLUNĚNÍ

Fyzikální charakteristika slunečního záření.

SLUNEČNÍ ZÁŘENÍ MÁ DVĚ ČÁSTI: a) sluneční záření přímé b) sluneční záření rozptýlené SLUNEČNÍ ZÁŘENÍ PŘÍMÉ: – přichází do oka pozorovatele přímo ze

SLUNCE – vzhledem k velké vzdálenosti Země od

Slunce tvoří SVAZEK prakticky rovnoběžných paprsků

SLUNEČNÍ ZÁŘENÍ ROZPTÝLENÉ: – vzniká následkem rozptylu přímých

slunečních paprsků : a) na molekulách plynných složek vzduchu b) na vodních kapičkách c) na ledových krystalcích d) na nejrůznějších aerosolových částicích v

zemském ovzduší ROZPTÝLENÉ VIDITELNÉ ZÁ ŘENÍ – pozorujeme jako světlo oblohy – kdyby jej nebylo, jevila by se nebeská klenba

i během dne ČERNÁ s ostře zářícím slunečním diskem a s hvězdami

Orientace budov a doba oslunění

Určování DOBY OLUNĚNÍ – insolace, souvisí: a) se vzájemným zastíněním fasád budov stojících proti sobě b) s vnitřní dispozicí budov

VYHODNOCUJÍ SE RŮZNÉ MOŽNÉ ORIENTACE KE SVĚTOVÝM STRANÁM S OHLEDEM NA ODLIŠNÉ SEKCE OBYTNÉ

BUDOVY.

KRAJNÍ ORIENTACE BUDOVY

je ranní a večerní oslunění v trvání

1,5 hodiny, dne 1. března Rozdíl v době INSOLACE v březnu a v červnu v závislosti na odstupu budov (n = 1 ÷ 5) je patrný z níže uvedeného obrázku:

Na níže uvedeném obrázku, je znázorněn postup určení možných poloh azimutu NORMÁLY FASÁDY severním směrem, za předpokladu, že uvažujeme hygienicky účinné

sluneční paprsky.

POZNÁMKA: Postup řešení bude popsán na přednáškách. Návod na řešení semestrálních prací.

:

Krajní polohy severního směru normály pr ůčelí: 1.3. na 500 SZŠ.

Vzájemným postavením SLUNCE a MÍSTA na zemi (npř. okna místnosti) je dán ČAS

INSOLACE.

Podkladem pro urbanistické řešení zástavby je nutná studie:

a) slunečních stínů na sledované ploše a místě

b) Doby oslunění libovolného místa při libovolné překážce v libovolném ročním i denním období. c) Velikost prostorového úhlu oblohy pro libovolné místo v interiéru budovy omezené různými překážkami.

TVAR BUDOVY.

V závislosti na klimatickém pásmu musí být navrhovány budovy co do: – tvaru,

– polohy, – orientace, proporce budov, – seskupení budov.

Př.: Níže uvedené obrázky budou popsány a vysvětleny na přednáškách

Z TOHO PLYNE (nap ř. pro tvar budovy): – u nižších budov menší šířka jižní stěny (z

důvodu snížení tepelné zátěže budovy v létě),

– u věžových budov různých půdorysů, lze vliv orientace na celkové ozáření budovy zanedbat,

– u bytových staveb není tepelná zátěž v letním

období rozhodující kriterium,

– je nutno brát zřetel na dostatečnou insolaci,

– architektonické hledisko má svůj význam,

– přímé sluneční paprsky, ale i difuzní zvýrazňují plasticitu fasády (vržené stíny),

– je třeba mít na zřeteli omezení tepelných ztrát v zimě i žádoucí tepelné zisky v tomto období u stěn orientovaných na slunečnou stranu.

POZNÁMKA: Při KONCEPČNÍM NÁVRHU je nutné nenadřazovat architektonické záměry nad fyzikálními faktory vytvá řející VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ.

KONTROLA SLUNE ČNÍHO ZÁ ŘENÍ.

Sluneční záření dopadající na zemský povrch zmenšené: – odraženou,

– rozptýlenou,

– absorbovanou

částí, vlivem prostupu atmosférou – tedy PŘÍMÉ ZÁ ŘENÍ – tvoří největší tepelnou zátěž OKNA v letním období.

Q - zářivý tok dopadající na povrch zasklení QA - část pohlcená QR - část odražená QT - část propuštěnou

Q = QA + QR + QT

kdy zárověň platí

α + ρ + τ = 1

α - součinitel energetické pohltivosti ρ - součinitel energetické odrazivosti τ - součinitel energetické propustnosti

Uvedené hodnoty jsou udány jako POMĚRNÉ pro celý spektrální rozsah slunečního záření v závislosti na úhlu dopadu slunečních paprsků „ψ“ ψ = 0 jde o největší propustnost skla „normálový směr“ Se zvětšováním úhlu dopadu se ENERGETICKÁ PROPUSTNOST snižuje. Pro všesměrový dopad difuzního slunečního záření se uvažují OPTICKÉ PARAMETRY zasklení jako pro směrové přímé sluneční záření se směrem dopadu

Ψ = 550 ÷ 600

ENERGETICKÉ ZISKY zaskelním od

slunečního záření se stanoví:

pomocí součinitele energetické propustnosti

Tef hustota celkového tepelného toku

prostupujícího osluněnou plochou zasklení

Tef = ------------------------------------------------------------------------------

intenzita dopadajícího slunečního záření v závislosti na úhlu dopadu slunečních paprsků Při hodnocení účinnosti zasklení z hlediska ochrany před sluneční radiací se určuje:

K = Tef / Tefo

Tefo - efektivní energetická propustnost referenčního skla K - součinitel zastínění Hodnoty součinitele zastínění „K“ , pro některé příklady jsou uvedeny v tabulkách (viz. uvedeno v přednáškách - PŘÍKLADY)!!! Důmyslné využití sluneční energie a

REGULACE INSOLACE (její intenzity a doby) je důležitý aspekt EKONOMICKÉHO PROVOZU BUDOV.

SLUNEČNÍ RADIACI MŮŽEME REGULOVAT:

a) orientací budovy (fasády) na neslunečnou stranu, nebo do okolní zástavby, nebo souvislé zeleně b) redukcí zasklených ploch, zejména na intenzivně osluněných průčelích budovy c) použitím speciálních druhů skel, které redukují tepelnou složku sluneční radiace

VIZ.: Ukázky na přednáškách!!!

Míra absorbce a reflexe je závislá na technické úpravě oken: 1) obyčejné čiré sklo (tl. 3 mm) odráží 8% tepelného záření

2) skla s povrchovou úpravou vrstvami kovu nebo oxidů (oxid ciničný, oxid kobaltitý, oxid železitý,..), odrazivost až 90% d) nakloněním prosklené plochy

Záměrné naklonění zasklené roviny zaskleného průčelí budovy můžeme snížit energetické zisky interiéru.

– zvětšením sklonu zasklení „δ“ přes 900 zvětšujeme úhel dopadu slunečních paprsků „ψ“ a tím snižujeme intenzitu dopadajícího slunečního záření „I“ a energetickou propustnost „T“ :

e) slunečními clonami