Efektywność energetyczna oświetlenia dziennego w budynku

fot. taberandrew/CC/Flickr

Aktualnie obserwujemy intensywny i dynamiczny rozwój strategii i technologii efektywnego oświetlenia dziennego w budownictwie. Wysiłki te m.in. wynikają z konieczności ochrony klimatu na świecie. Jednym z wyrazów tego rozwoju są prace nad europejską normą oświetlenia dziennego w budownictwie, które zostaną zakończone i przyjęte przez CEN (Europejski Komitet Normalizacyjny) w roku 2014.

Efektywność energetyczna, czyli efektywne wykorzystanie energii ma na celu zmniejszenie ilości energii potrzebnej do dostarczenia produktów i usług. Poprawa efektywności energetycznej jest najczęściej osiągana poprzez zastosowanie wydajniejszych technologii lub procesów produkcyjnych. Istnieje wiele motywacji, które mogą skłaniać do poprawy efektywności energetycznej w budynku. Ograniczenie zużycia energii obniża koszty eksploatacji i może przyczynić do oszczędności w wydatkach konsumentów, pod warunkiem, że oszczędności energetyczne są wyższe niż dodatkowe koszty, związane z wdrażaniem energooszczędnych technologii. Ponadto służy ograniczaniu emisji gazów cieplarnianych i innych zanieczyszczeń, co w efekcie przynosi także inne korzyści – np. w poprawie zdrowia publicznego i ograniczenia wydatków zdrowotnych.

Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej poprawa efektywności energetycznej budynków, procesów przemysłowych i transportu mogłaby zmniejszyć światowe zapotrzebowanie na energię o jedną trzecią do roku 2050 oraz pomóc kontrolować światowe emisje gazów cieplarnianych.

Dyrektywa uchwalona w maju 2010 roku (2010/31/WE) nakłada na państwa członkowskie obowiązek, aby do roku 2020 wszystkie nowe budynki miały praktycznie zerowe zużycie energii. Aby jednak było to skuteczne, proponuje się wprowadzić terminy pośrednie. Pierwszym z nich jest rok 2013 – jeśli po tym roku będziemy się starali o pozwolenie na budowę domu w starym stylu, to może się to nam nie udać. Chodzi o to, by projekt domu miał możliwość spełnienia nowych energooszczędnych wymagań.

W wielu państwach już teraz buduje się domy, których zużycie energii nie przekracza 10 kW/m²/rok rocznie. Często są to domy, w których cała energia jest pobierana z gruntu, słońca i powietrza. Takie budownictwo ma miejsce już w kilku krajach (np. Austria, Niemcy, Francja, Dania), które klimatem są zbliżone do Polski. Ze statystyk wynika, że w Europie 40% energii jest zużywane przez budynki. Dlatego właśnie powinniśmy budować domy energooszczędne, dzięki temu zmniejszymy koszty używania domu i życia w nim. Ale nie bez znaczenia jest też ekologia i życie w czystym środowisku.

Na przykład okna trzyszybowe o współczynniku 0,8 są takim nowoczesnym rozwiązaniem. Czy zastanawialiśmy się, jak wybrać okna do domu energooszczędnego? Okna w takim domu powinny bardzo dobrze chronić i wykorzystywać ciepło oraz dostarczać jak najwięcej energii ze słońca. Dlatego pod uwagę trzeba wziąć dwa parametry. Pierwszy to współczynnik izolacyjności cieplnej, drugi – to współczynnik przepuszczalności energii słonecznej. Za rok standardem na naszym rynku mają być okna o współczynniku izolacyjności <0,9. Dlatego jeśli już dziś budujesz dom, to warto dostosować się do przyszłych standardów. Jeśli chodzi o przepuszczanie promieni słonecznych, to powinno być ono na poziomie 50%. Musimy jednak wiedzieć, że rozwiązanie to ma sens tylko na tych elewacjach, gdzie zaprojektowano we właściwy sposób oświetlenie dzienne. Aktualnie rozwiązania technologii oświetlenia dziennego są na świecie bardzo rozbudowane i większości przypadków słabo dostępne w Polsce.

Na powyższym rysunku przedstawiono wybrane przykłady rozwiązań, które ukazują, że koszty tradycyjnego oświetlenia świetlówkowego (6.03 €) są znacznie wyższe od innych technologii, takich jak oświetlenie boczne okienne (1,08 €) i dachowe (0,35 €). Koszt ten obejmuje montaż urządzenia oraz koszty eksploatacji i konserwacji w okresie oczekiwanego życia budynku przeliczony na okres roku.

Modele fizyczne budynków w skali są stosowane na całym świecie podczas projektowania światła dziennego. Podstawowe powody skłaniające do zainteresowania tymi metodami w porównaniu z innymi są następujące:

• architekci stosują modele w skali jako narzędzie projektowe do studiowania różnych aspektów projektowanego budynku i konstrukcji;
• gdy są właściwie skonstruowane, to modele w skali portretują rozkład światła dziennego wewnątrz niemal tak dokładnie jak w pełnowymiarowym wnętrzu.

Współcześnie światło dzienne staje się kluczowym elementem projektu architektonicznego budynku. Świadomość emocjonalnej i zdrowotnej roli światła w architekturze jest już dobrze rozpoznana. Jednakże dla większości architektów oświetlenie dzienne pozostaje teoretyczną koncepcją bez możliwości studiowania i eksperymentowania.

Obecnie dla wielu wydziałów architektury w Europie stworzenie możliwości studiowania światła dziennego staje się koniecznością. Uznano, że obecnie najlepszą metodą studiowania światła dziennego jest stosowanie modeli w skali, badanych pod symulatorami nieba.

fot. Pokój lustrzany

fot. Heliodon

Powyżej przykładowo przedstawiono dwa symulatory nieba: Pokój Lustrzany i Heliodon. W Pokoju Lustrzanym, model budynku umieszcza się na okrągłej ruchomej podstawie. W symulatorze źródłem rozproszonego światła dziennego są lustrzane ściany i matowy prześwitujący sufit. Jest to miejsce, gdzie badane są współczynniki oświetlenia dziennego. Współczynnik oświetlenia dziennego jest miarą względną natężenia oświetlenia dziennego w danym punkcie wnętrza budynku do równocześnie występującego natężenia oświetlenia na otwartej przestrzeni, pochodzącego od nieboskłonu, z wyłączeniem bezpośredniego światła słonecznego.

Natomiast Heliodon jest to urządzenie, które symuluje układy światła i cienia, jakie zdarzają się w różnych miejscach i różnym czasie na powierzchni ziemi. Architekt oglądając model budynku w Heliodonie, może weryfikować i korygować wiele decyzji projektowych dotyczących roli światła i cienia na fasadzie budynku.

Dyrektywa 2010/31/UE w sprawie charakterystyki energetycznej budynków mówi jednoznacznie, że przy obliczaniu tej charakterystyki powinno być uwzględniane światło naturalne (dzienne).To stało się przesłanką do powołania europejskiej grupy roboczej w Europejskim Komitecie Normalizacyjnym CEN TC 169 WG 11 – Oświetlenie dzienne w budownictwie w celu opracowania standardu europejskiego. Grupa ta liczy 22 członków reprezentujących dziesięć krajów europejskich. Podstawowe zagadnienia, które są uwzględniane w normie to rola widoku na świat zewnętrzny, analiza dostępności i efektywności oświetlenia dziennego oraz jego wpływ na zdrowie człowieka. Rozważane są również związki między opracowywaną normą i normami związanymi PN/EN 12464-1 Światło i oświetlenie. Oświetlenie miejsc pracy-Część 1 Miejsca pracy we wnętrzach oraz PN/EN 15193. Charakterystyka energetyczna budynków. Wymagania energetyczne dotyczące oświetlenia.

Aktualnie obserwujemy, że następuje intensywny i dynamiczny rozwój strategii i technologii efektywnego oświetlenia dziennego w budownictwie. Wysiłki te m.in. wynikają z konieczności ochrony klimatu na świecie. Jednym z wyrazów tego rozwoju są wspomniane wyżej prace nad europejską normą oświetlenia dziennego w budownictwie, które zostaną zakończone i przyjęte przez CEN w roku 2014.

Projektowanie oświetlenia dziennego w Polsce aktualnie staje przed nowym wyzwaniem. Nowa, związana z tym norma europejska PN/EN 12464-1:2011 zawiera bardzo istotne innowacje promujące światło dziennego w budownictwie. W jakim stopniu ta szansa zostanie wykorzystana przez projektantów oświetlenia, pokażą najbliższe miesiące i lata.

Zbigniew Turlej dla ChrońmyKlimat.pl