SVĚTELNÉ TECHNICKÉ NÁVRHY OSVĚTLOVACÍ SOUSTAV VEŘEJNÉHO OSVĚTLENÍ Ing. Petr Žák
Účinnost soustavy veřejného osvětlení: 1. Koncept VO (systém zatřídění, ovládání regulace, zapojení) 2. Projekt VO (zatřídění komunikace, typ a geometrie osvětlovací soustavy) 3. Technické prostředky pro VO (světelné zdroje, svítidla, předřadníky)
1. Koncepce veřejného osvětlení
Dokumenty související s návrhem soustav VO A) NORMY: ČSN EN 13201 - Osvětlení pozemních komunikací část 1: Výběr tříd osvětlení (3/2007) (pouze ČSN CEN/TR) část 2: Požadavky (5/2005) část 3: Výpočet (5/2005) část 4: Metody měření (5/2005) B) DOPORUČENÍ: CIE 115/2010 Lighting of roads for motor and pedestrian traffic (2nd edition), CIE 132/2000 Design Methods for Lighting of Road, CIE 136/2000 Guide to the lighting of urban areas, CIE 140/2000 Road lighting calculation, CIE 154/2003 The maintenance of outdoor lighting systems, CIE 126/1997 Guidelines for minimizing sky glow, CIE 150/2003 Guide on the limitation of the effects of obtrusive light from outdoor lighting installations
Různé typy komunikací - Světelné situace (CSN CEN/TR 13201-1)
Světelné situace POJMY druh uživatele: motorová doprava (M): velmi pomalá vozidla (S): cyklisté (C): chodci (P): světelná situace: osoba nebo druh vozidla ve veřejném prostoru motorová vozidla kromě velmi pomalých vozidel motorová vozidla s nejvyšší konstrukční rychlostí 40 km/h, vozidla tažená zvířaty a jezdci na zvířatech osoby na kolech a mopedech s nejvyšší konstrukční rychlostí 50 km/h chodci a osoby na invalidním vozíku reálná oblast veřejného prostoru, kde se řeší osvětlení
Světelné situace Světelná situace A1 Typická rychlost hl. uživatele hlavní Druh uživatele další povolený nepovolený S, C, P A2 > 60 km/h M S C, P A3 S, C, P B1 M, S C, P 30 60 km/h B2 M, S, C P C1 5 30 km/h C P M, S D1 D2 5 30 km/h M, P S, C D3 M, C S, P D4 E1 E2 rychlost chůze M, S, C, P P M, S, C S, C M, S, C
Charakteristické parametry Informace o geometrii uspořádání informace o dopravě informace o okolí Parametry Možnosti směrově rozdělená komunikace ano / ne druh křižovatek Mimoúrovňové / úrovňové vzdálenost mimoúrovňových křižovatek >3km / < 3km hustota úrovňových křižovatek <3/km / >3/km konfliktní oblast ano / ne stavební opatření pro zklidnění dopravy ano / ne intenzita silničního provozu 4000 až 40 000 intenzita cyklistického provozu běžná / velká intenzita pěšího provozu běžná / velká náročnost navigace běžná / vetší než běžná parkující vozidla ano / ne rozpoznání obličeje není potřebné / potřebné riziko kriminality běžné / vetší než běžné složitost zorného pole běžná / velká jas okolí malý / střední / velký převládající počasí suché / vlhké
Světelné situace A1, A2, A3 Typ prostoru - rychlostí komunikace Účel osvětlení - zajisti navigační zrakový úkol řidiče (rozlišení komunikace a její hranice, rozpoznání stavu vozovky, ostatních vozidel a uživatelů, překážek a nebezpečí ze strany komunikace) Základním kritérium průměrný jas (rovnoměrnost, oslnění, SR) L = 0,5 2 cd/m 2 ; U 0 = 0,35 0,4; U l =0,4 0,7; TI = 10 15; SR=0,5 Typ povrchu důležitý parametr pro výpočet Uspořádání osvětlovací soustavy ovlivňuje vizuální vedení Zajištění přechodových oblastí
Světelné situace B1, B2 Typ prostoru - silniční komunikace v zastavěných oblastech bez zvláštního omezení rychlosti B1 oddělený cyklistický provoz od motorové dopravy B2 smíšený provoz motorové dopravy a cyklistů Náročnost navigačního úkolu (parkující auta) i složitost zorného pole může být výrazná (svíticí reklamy) Základním kritérium průměrný jas (rovnoměrnost, oslnění, SR) L = 0,35 1,5 cd/m 2 ; U 0 = 0,35 0,4; U l =0,4 0,7; TI = 10 15; SR=0,5 Krátké úseky, zatáčky apod. místo jasu se používá osvětlenost
Světelná situace C1 Typ prostoru: cyklistická (oddělené nebo smíšené s chodci) Účel osvětlení: rychlá identifikace chodců a snadnější rozpoznání nebezpečí (výmoly, hrboly, překážky zvláště u rychlejších cyklistů) V zastavěných oblastech, správně navržené uliční osvětlení zajišťuje i osvětlení komunikací pro cyklisty, Cyklistické stezky v parcích a sadech vyžadují vlastní osvětlení, věnovat pozornost rovnoměrnosti osvětlení (eliminace tmavých zón) E = 2-15 lx; E min = 0,6 5 lx; E sc = 0,5-3 lx
Světelná situace D1 Typ prostoru: parkoviště na dálnicích se službami Účel osvětlení - chránit slabšího uživatele ve smíšeném provozu. Prvořadá je bezpečnost chodců - řidiči musí dobrý přehled Vysoká vertikální osvětlenost - odrazující prostředek (lupiči, zloději aut). E = 7,5-20 lx; U 0 = 0,4; E sc = 1,5-5 lx
Světelná situace D2 Typ prostoru: venkovní parkoviště Účelem osvětlení: zvýšení bezpečnosti dopravy (zajištění orientace a rozlišení osob, vozidel hranic a překážek) Důležitá místa - přístupové komunikace, vjezdy a výjezdy (doplňková svítidla) Vysoká vertikální osvětlenost - odrazující prostředek (lupiči, zloději aut). E = 7,5-20 lx; U 0 = 0,4; E sc = 1,5-5 lx
Světelná situace D2 Typ prostoru: zastávky a autobusová nádraží Účel osvětlení: bezpečnost cestujících, identifikace oblasti zastavení a rozlišení úrovně země, schodů a podlahy při nástupu a výstupu z dopravního prostředku E = 7,5-20 lx; U 0 = 0,4; E sc = 1,5-5 lx
Světelné situace D3 a D4 Typ prostoru - místní obslužné komunikace a silnice v obytných zónách s omezením rychlosti do 30 km/h. Účel osvětlení - chránit slabšího uživatele ve smíšeném provozu. Prvořadá je bezpečnost chodců - řidiči a cyklisté musí dobrý přehled Dobrá poloválcová osvětlenost napomáhá rozlišovat blížící se osoby Dekorační funkce - svítidla formují tvář ulice v obytných zónách Hodnotící kritérium: průměrná osvětlenost E = 2-15 lx, E min = 0,6 5 lx, E sc = 0,5 3 lx
Světelná situace E1 Typ prostoru: pěší zóny a náměstí (nakládka/vykládka vozidel E2) Účel osvětlení: Dekorační funkce, svítidla musí ladit s okolní architekturou a osvětlení má vytvářet patřičnou atmosféru (den i noc), atraktivní osvětlení významně prohlubuje osobní prožitek z prostředí prevence před kriminalitou, zajištění dobré rozpoznatelnosti překážek Dekorační funkce nesmí být v rozporu s bezpečnostními požadavky E = 2-20 lx; E min = 0,6 8 lx; E sc = 0,5-5 lx
Světelná situace E2 Typ prostoru: obytné zóny označené značkou Účel osvětlení - chránit slabšího uživatele komunikace. Prvořadá je bezpečnost chodců - řidiči a cyklisté musí dobrý přehled Prevence kriminality (vyšší riziko - vyšší osvětlenost) Dekorační funkce - svítidla formují tvář prostředí Hodnotící kritérium - průměrná osvětlenost E = 3-20 lx; E min = 0,6 8 lx, E sc = 0,5-5 lx
Světelná situace E2 Typ prostoru: parky a zahrady Účel osvětlení: zvýšení bezpečnosti (svítidla vyznačují cestu, pomáhají vnímat naší polohu a rozlišit překážky a nebezpečí Prevence kriminality Dekorační funkce zvyšuje atraktivitu parku a zvyšuje jeho přitažlivost pozitivní psychologický dopad vyšší vertikální osvětlenosti: potlačuje strach ze tmy v odlehlých oblastech parku E = 3-20 lx; E min = 0,6 8 lx; E sc = 0,5-5 lx
Nezahrnuté situace (CIE 136/2000 ) Typ prostoru: podchody Hodnotící kritérium: průměrná osvětlenost Osvětlenost ve dne: E = 100 lx; E min = 50 lx; E sc = 30 lx Osvětlenost v noci: E = 30 lx; E min = 15lx; E sc = 10 lx Typ prostoru: schodiště Osvětlenost : E = 40 lx
Konfliktní oblasti Typ prostoru - oblast kde se kříží proudy motorové dopravy nebo kde překrývají a kříží oblasti s dalšími typy uživatelů. U komunikací s rychlostí uživatelů vyšší jak 30 km/h (A1, A2, A3, B1, B2) Příklady: křižovatky, T-křižovatky, kruhové křižovatky, přechody. Hodnotící kritérium: jas/ osvětlenost, rovnoměrnost Parametry osvětlení minimálně stejné nebo vyšší než komunikace s nejvyšší třídou osvětlení přicházející do konfliktní oblasti. L = 0,75 2 cd/m 2 ; U 0 = 0,4; U l =0,5 0,7; TI = 10 15 E = 10 50 lx; U 0 = 0,4
Stavební opatření pro zklidnění dopravy Opatření, která mají zklidnit dopravu a snížit rychlost (prahy, zúžení apod.) Tato stavební opatření musejí být jasně rozpoznatelná Při špatné viditelnosti může způsobit poškození vozidla a vytovřit nebezpečnou dopravní situaci. Hodnotící kritérium: jas / osvětlenost L = 0,5 2 cd/m 2 ; U 0 = 0,35-0,4; U l = 0,4 0,7; TI = 10 15 (B1, B2) E = 5 30 lx; E min = 1 12 lx (C1, D1, D2, D3, D4)
Přechody pro chodce Přechod pro chodce se semaforem - konfliktní oblasti Přechod pro chodce bez semaforu se značkou - doplňkové osvětlení (zvýšení vertikální osvětlenosti na přechodu a v čekacích zónách) Německo - přechody na komunikacích ME2 s dostatečnými úseky osvětlení je dostatečné, nevyžaduje se doplňkové osvětlení Pozitivní kontrast doporučená vzdálenost (0,5 1) x H Nejvyšší osvětlenost - střed přechodu, kontrola oslnění řidičů Svítidla se speciálním optickým systémem
Tři typy tříd pozemních komunikací MOTOROVÁ DOPRAVA Třídy osvětlení ME1 ME6 KONFLIKTNÍ OBLASTI Třídy osvětlení: CE0 CE5 KOMUNIKACE PRO CHODCE Třídy osvětlení: S1 S7
Třídy osvětlení POJMY Třídy osvětlení: Třídy osvětlení ME (MEW): Třída osvětlení CE: Třída osvětlení S: Třída osvětlení A: Třída osvětlení EV: Třída osvětlení ES: soustava fotometrických požadavků, sledující zrakové požadavky daných uživatelů, pro určitý typ pozemních komunikací a prostředí. založené na jasech povrchu komunikace, určené pro komunikace pro motorová vozidla, konfliktní oblasti, stavební opatření pro zklidnění dopravy třídy osvětlení založené na osvětlenostech, primárně pro konfliktní oblasti a motorová vozidla založená na vysoké rovnoměrnosti (0,4). třídy osvětlení založené na osvětlenostech, primárně určené pro chodce a cyklisty třídy osvětlení založené na polokulové osvětlenosti alternativní třída k třídě S třída osvětlení založená na vertikální osvětlenosti je doplňkovou třídou k třídě S a CE třída osvětlení založená na poloválcové osvětlenosti je doplňkovou třídou k třídě S a CE
RŮZNÉ PŘÍSTUPY K ŘEŠENÍ ZRAKOVÉHO VJEMU V ULIČNÍM OSVĚTLENÍ KONCEPCE JASU (negativní kontrast) KONCEPCE VIDITELNOSTI CÍLE (pozitivní kontrast) L T L T L B L B SOUČASNÁ PRAXE
PARAMETRY OSVĚTLENÍ POSTIHUJÍCÍ ZRAKOVÝ ÚKOL ŘIDIČE Úroveň osvětlení kvantita L av (cd/m 2 ), E av (lx) Úroveň osvětlení - kvalita U O, U l ( - ) Omezení omezujícího oslnění TI (%) Osvětlení okolí SR (-)
LIGHTING PARAMETERS FOR VISUAL TASK OF CAR DRIVERS Lighting level quantity L av (cd/m 2 ), E av (lx) Lighting level quality U O, U l ( - ) Disability glare limitation TI (%) Lighting of surroundings SR (-)
KLASIFIKACE KOMUNIKACÍ PRO MOTOROVOU DOPRAVU Typ komunikace Úroveň a rovnoměrnost osvětlení Omezení oslnění Okolí Třída osvětlení Povrch komunikace Prahový přírůstek Osvětlení okolí L m (cd/m 2 ) U o ( - ) U l ( - ) TI (%) SR ( - ) ME1 2,00 0,40 0,70 10 0,5 ME2 1,50 0,40 0,70 10 0,5 ME3a 1,00 0,40 0,70 15 0,5 ME3b 1,00 0,40 0,60 15 0,5 ME3c 0,00 0,40 0,50 15 0,5 ME4a 0,75 0,40 0,60 15 0,5 ME4b 0,75 0,40 0,50 15 0,5 ME5 0,50 0,35 0,40 15 0,5 ME6 0,30 0,35 0,40 15 0,5
Třídy osvětlení Třída osvětlení CE Třída osvětlení S Třída E (lx) U 0 (-) CE0 50 CE1 30 CE2 20 CE3 15 0,4 CE4 10 CE5 7,5 Třída E (lx) U 0 (-) S1 15 5 S2 10 3 S3 7,5 1,5 S4 5 1 S5 3 S6 2 0,6 S7 neurčeno neurčeno
NORMY PRO VEŘEJNÉ OSVĚTLENÍ DOKUMENTY SOUVISEJÍCÍ S VEDLEJŠÍMI ÚČINKY OSVĚTLENÍ DOPORUČENÍ: CIE 126/1997 CIE 150/2003 Guidelines for minimizing sky glow Guide on the limitation of the effects of obtrusive light from outdoor lighting installations
Vedlejší účinky venkovního osvětlení POJMY (CIE126/1997, CIE150/2003) světelné znečištění (light pollution) širší termín označující celkový souhrn všech nepříznivých účinků umělého osvětlení neužitečné světlo (spill light, stray light) světlo vyzařované osvětlovací soustavou za hranice osvětlovaného objektu rušivé světlo (obtrusive light) neužitečné světlo, které svými kvantitativními, směrovými nebo spektrálními vlastnostmi v dané situaci zvětšuje obtěžování, nepohodu, rozptýlení nebo omezuje schopnost vidět nejdůležitější informace doba nočního klidu (curfew) doba, během níž se uplatňují přísnější požadavky (na kontrolu rušivého světla); často podmínky na užití osvětlení uplatňuje kontrolní orgán státní správy, zpravidla místní správa
Rušivé světlo
Rušivé světlo
Rušivé světlo
Rušivé světlo Zóna životního prostředí Světlo na objektech Svítivost svítidla Podíl horního toku Jas E v I ULR L b L s lx cd % cd m 2 cd m 2 mimo dobu nočního klidu v době nočního klidu mimo dobu nočního klidu v době nočního klidu fasády znaky E1 2 0 2 500 0 0 0 50 E2 5 1 7 500 500 5 5 400 E3 10 2 10 000 1 000 15 10 800 E4 25 5 25 000 2 500 25 25 1 000
2. Projekt veřejného osvětlení
2. Projekt veřejného osvětlení
3. Technické prostředky - světelné zdroje SVĚTELNÉ ZDROJE PRO VŠEOBECNÉ OSVĚTLENÍ Teplotní zdroje Výbojové zdroje Polovodičové zdroje Žárovky Hal. žárovky Vysokotlaké Nízkotlaké Elektrodové Bezelektrodové Bezelektrodové Elektrodové Rtuťové Sodíkové Halogenidové Sodíkové Zářivky Plasmové Indukční OLED LED
3. Technické prostředky - světelné zdroje 240 max~280 lm/w 200 Měrný výkon (lm/w) 150 100 50 Nízkotlaké sodíkové výbojky Vysokotlaké sodíkové výbojky Halogenidové výbojky Indukční výbojky LED Plasmové výbojky Rtutové výbojky 0 1920 1940 1960 1980 2000 2020 Rok 2040 Vývoj měrného výkonu u světelných zdrojů používaných ve veřejném osvětlení Odhady vývoje měrného výkonu sériově vyráběných diod, 350 ma (zdroj: DOE, 2012)
3. Technické prostředky - světelné zdroje Orientační hodnoty parametrů vybraných zdrojů pro veřejné osvětlení Typová skupina světelných zdrojů Příkon P z (W) Měrný výkon (lm.w -1 ) Život T(h) Index podání barev R a (-) Teplota chromatičnosti T cn (K) Zářivky kompaktní 36-80 50-100 až 20 000 80 90 2700-6500 Výbojky halogenidové 35-250 65-100 až 18 000 65-90 3000 6000 Výbojky sodíkové vysokotlaké Výbojky sodíkové nízkotlaké 50-250 80-130 až 28 000 24 2000 18-180 100-175 16 000 10-20 1700 Bezelektrodové výbojky 35-300 80-90 60 000 80 2700-6500 Světelné diody (LED) 1 180 100-150 100 000 70-90 2200-6500
3. Technické prostředky - svítidla Parametry pro hodnocení uličních svítidel: tvar fotometrické plochy svítivosti v podélném směru s komunikací tvar fotometrické plochy svítivosti v příčném směru na komunikaci ověření tvaru fotometrické plochy svítivosti nad směrem maximální svítivosti
3. Technické prostředky - svítidla podélný rozsah úhel středu světelného svazku klasifikace CIE klasifikace IESNA krátký < 60 45 < 66 střední 60 70 66 < 75 dlouhý > 70 75 < 80 Klasifikace uličních svítidel podle tvaru fotometrické plochy v podélném směru (C0-C180) Křivka svítivosti příčný rozsah klasifikace CIE úhel hranice svazku typ rozložení klasifikace IESNA schéma úhel hranice svazku - - Typ I 45 symetrická - - Typ V - asymetrická úzký < 45 Typ II 45 < 60 střední 45 55 Typ III 60 < 70 široký > 55 Typ IV 70 < 80 Klasifikace uličních svítidel podle tvaru fotometrické plochy v příčném směru (C90-C270)
3. Technické prostředky - svítidla I. Svítidla - optický systém součástí LED II. Svítidla - optický systém součástí svítidla Jas vozovky u LED svítidla Jas vozovky u HST svítidla