Porovnání vypočítaných a změřených hodnot udržované osvětlenosti v učebně

2015
Ing. Eva Sýkorová

Pro kolaudaci kancelářských a vzdělávacích prostor se požaduje doložení vyhovujícího umělého osvětlení. V takovém případě by měli měření provést akreditovaná zkušební laboratoř nebo úřední měřič. Ponechme stranou, že se tak někdy neděje a zaměřme se především na technickou stránku věci. Před samotnou montáží a měřením by měl být proveden návrh osvětlovací soustavy, který se obvykle provádí s využitím výpočetních programů. Nás zajímal, zda a jaký může být rozdíl mezi vypočtenými a změřenými hodnotami a proto jsme provedli srovnání v učebně výukového střediska.

Specifikace místnosti

Měření bylo provedeno v počítačové učebně ve výukovém středisku. Rozměry učebny byly 8,3 x 7,4 x 3,7 m. Učebna byla vybavena třemi řady lavic, monitory a 2 tabulemi (viz obr. 4). Stěny učebny byly opatřeny světlým nátěrem, výrazně barevně se odlišovaly pouze modré vstupní dveře, béžový obklad u umyvadla a dřevěný obklad u věšáků. Umělé osvětlení bylo tvořeno soustavou šesti zavěšených zářivkových svítidel s mřížkou (MODUS ARESP 254 ALDP) každé se dvěma zářivkami o výkonu 54 W. Svítidla byla zavěšena 3 m nad podlahou. V učebně se nacházela tři velká okna, a protože měření probíhalo přes den, byla okna zatemněna černou fólií (obr. 2 a 3). Po zatemnění oken byly ještě zataženy bílé žaluzie.

Kolísání osvětlenosti v krátkodobém časovém horizontu

Pod pojmem krátkodobý časový horizont je pro účely tohoto článku uvažováno časové období v řádově desítkách minut až několika hodin. Na stůl a stativ byly umístěny dva logovací luxmetry (A a B) a byla rozsvícena světla (svítilo 5 z 6 svítidel, jedno svítidlo nebylo v provozu). Schéma místnosti a umístění luxmetrů je zobrazeno na obr. 4. Ihned po rozsvícení byla učebna na hodinu a půl opuštěna. V grafu na obr. 5 je průběh zaznamenaných osvětleností v čase. K ustálení osvětlenosti došlo v 10:37 hod, tedy cca po 15 min od rozsvícení. Po návratu probíhala v místnosti první etapa srovnávací měření, kdy se zde pohybovalo více osob, logovací luxmetry byly částečně stíněny a celková osvětlenost kolísala. Po provedení srovnávacího měření byla místnost opět opuštěna. Měření logovacími luxmetry A a B stále probíhalo. Ačkoli se nikdo v učebně nevyskytoval, osvětlenost mírně kolísala a došlo k jejímu celkovému poklesu. Pokles je patrný i na výsledcích srovnávacího měření umělého osvětlení na vybraném pracovním místě – lavici. Průměrná osvětlenost z měření v první etapě je cca 760 lx, průměrná osvětlenost z měření v druhé etapě je 725 lx, tedy pokles o téměř 5 % (viz dále). Důvody poklesu se nepodařilo zjistit a budou předmětem dalšího zkoumání. Napětí v síti bylo během měření několikrát zkontrolováno a pohybovalo se v rozmezí 242 V až 244 V. Vzhledem k tomu, že mají svítidla elektronický předřadník, neměl by mít tento rozptyl prakticky žádný vliv.

Obr. 5 – Průběh osvětlůenosti z logovacích luxmetrů A a B

Měření osvětlenosti na lavici

Jak již bylo uvedeno v úvodu, bylo cílem měření také porovnání výsledků měření s výsledky z výpočtového modelu. Pro měření byla vybrána krajní lavice ve střední řadě (na obr. 4 vyznačena červeně). Na ní byly vytyčeny dvě sítě kontrolních bodů:

• Podrobná síť odpovídající požadavkům ČSN EN 12464-1, zahrnuje 5 x 4 body v rozteči 200 x 183 mm (na obr. 6 vyznačena modře)
• Hrubá síť obsahuje 4 x 3 body v rozteči 200 x 170 mm (na obr. 6 vyznačena červeně)

Body obou sítí se navzájem nepřekrývaly.

Obr. 6 – Kontrolní body na pracovním místě ve v podrobné (modře) a hrubé (červeně) síti

Jak již bylo zmíněno výše, pracovní místo bylo několikrát změřeno a výsledky porovnány. V první etapě proběhla 4 měření (pokaždé jinou osobou), při druhé etapě další 4 měření. Výsledky jsou znázorněny v grafu na obr. 7. Z každé etapy bylo vybráno měření s průměrnými hodnotami osvětlenosti v obou sítích. Tato měření byla porovnána s výpočtovým modelem. Srovnání je provedeno dále.

Obr. 7 – Graf s průměrnou osvětleností z jednotlivých měření

Měření odraznosti

Pro porovnání měření a výpočetního programu byly změřeny odraznosti povrchů ve třídě. Odraznost se měřila dle ČSN 36 0011-1 stejným luxmetrem jako udržovaná osvětlenost. Na obr. 8 je fotografie s odraznostmi jednotlivých povrchů. Souhrn je v tab. 1. Dle ČSN 73 0580-1 se používají následující odraznosti: stěna 0,5, podlaha 0,3 a strop 0,7. Jedná se ale o průměrné hodnoty (např. stěny včetně oken), naměřené hodnoty v místnosti jim odpovídají, či jsou mírně vyšší.

Obr. 8 – Změřené odraznosti hlavních povrchů v učebně

Tab. 1 – Odraznosti jednotlivých povrchů v učebně

Výpočet

Výpočtový model byl vytvořen v programu WILS 7 (obr. 9). Ve výpočtovém modelu byly použity změřené hodnoty odraznosti povrchů.

Obr. 9 – 3D výpočtový model 

Na posuzované pracovní místo byly umístěny stejné sítě s kontrolními body, jaké byly uvažovány při měření. Výsledky z výpočtového programu jsou zobrazeny na obr. 10 a 11. Body, které připadaly na umístění monitoru, byly stejně jako při měření, vyloučeny.

Obr. 10 – Výsledky výpočtu udržované osvětlenosti v podrobné síti

Obr. 11 – Výsledky výpočtu udržované osvětlenosti v hrubé síti

Srovnání měření a výpočtu

Pro každou síť (podrobná, hrubá) a etapu měření (1, 2) bylo vybráno typické, resp. průměrné měření. Jejich srovnání s výpočtovým programem je znázorněno v grafech na obr. 12 a 13.

Obr. 12 – Porovnání měření a výpočtů – podrobná síť

Obr. 13 – Porovnání měření a výpočtů – hrubá síť

U podrobné sítě jsou vypočtené hodnoty nižší cca o 7 % oproti naměřeným hodnotám z druhého měření, v hrubé síti je rozdíl větší, cca 9 %. Měřená učebna nebyla nově vymalována, ani osazena novými svítidly, udržovací činitel pro naměřené hodnoty byl zanedbán. U výpočtu byl uvažován udržovací činitel 0,79. Tento postup má simulovat návrh svítidel a měření po určité době užívání. Z výsledků je patrné, že výpočtový návrh svítidel je na straně bezpečnosti.

Závěr

Ve zkušebním měření jsme se zaměřily na osvětlenost v závislosti na čase, určení odraznosti povrchů a porovnání měření a výpočtů. Měření prokázalo, že osvětlenost závisí i na době rozsvícení svítidel. V závislosti na čase osvětlenost mírně kolísala a měla klesající tendenci. Příčiny zatím neznáme. Při porovnání osvětlenosti změřené a vypočtené je patrné, že výpočet, resp. návrh soustavy umělého osvětlení je na straně bezpečnosti.

PODKLADY

[1] ČSN 36 0011-1 Měření osvětlení prostorů – Část 1: Základní ustanovení
[2] ČSN 36 0011-3 Měření osvětlení prostorů – Část 3: Měření umělého osvětlení vnitřních prostorů
[3] ČSN EN 12464-1 (36 0450) Světlo a osvětlení – Osvětlení pracovních prostorů – Část 1: Vnitřní pracovní prostor
[4] ČSN 73 0580-1 Denní osvětlení budov – Část 1: Základní požadavky