Modelová řešení osvětlovacích soustav ve vybraných zemědělských objektech

Modelová řešení osvětlovacích soustav ve vybraných zemědělských objektech Petr Hutla, Václav Bíma, Rostislav Mičín, Miroslav Češpiva Certifikovaná metodika Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i., Praha 2013

Metodika je výstupem řešení výzkumného záměru MZE 0002703102,,Výzkum efektivního využití technologických systémů pro setrvalé hospodaření a využívání přírodních zdrojů ve specifických podmínkách českého zemědělství Autorský kolektiv: Ing. Petr Hutla, CSc. Ing. Václav Bíma Ing. Rostislav Mičín Ing. Miroslav Češpiva VÚZT, v.v.i., Praha Trevos a.s., Mašov Modus, spol. s r.o., Praha VÚZT, v.v.i., Praha Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i., Praha, 2013 ISBN 978-80-86884-72-1 Oponenti: Ing. Karel Trapl, Ph.D. Ministerstvo zemědělství ČR Mgr. Josef Zeman, Ph.D. ČZU v Praze Osvědčení č. 1/2013 o uznání uplatněné certifikované metodiky vydalo Ministerstvo zemědělství ČR Odbor environmentálního a ekologického zemědělství dne 21. 11. 2013 2

Realizace této metodiky byla umožněna s finanční podporou firem TREVOS, a. s. FARMTEC a. s. 3

Modelová řešení osvětlovacích soustav ve vybraných zemědělských objektech Petr Hutla, Václav Bíma, Rostislav Mičín, Miroslav Češpiva Certifikovaná metodika Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i., Praha 2013 4

Modelová řešení osvětlovacích soustav ve vybraných zemědělských objektech Abstrakt: Návrhy osvětlovacích soustav v zemědělských objektech vycházejí z normy ČSN EN 12464-1. Ve stájích pro dojnice je výhodné použití zářivkových svítidel, která je možno stmívat v závislosti na denním osvětlení. Je třeba použít vhodně konstruovaných svítidel s ohledem na prostředí obsahující mírné koncentrace amoniaku. V halách pro opravu zemědělské techniky jsou porovnány osvětlovací soustavy zářivkové a výbojkové. Ekonomické porovnání soustav je srovnatelné. Klíčová slova: stáje pro dojnice, opravárenské haly, živočišná výroba, osvětlení Model Solutions of Illuminating Systems in Selected Agricultural Structures Abstract : The designs of illuminating systems in agricultural structures stem out the standard ČSN EN 12464 1. In the stables destined for dairy cows there is advantageous to use the fluorescent lamps, which can be screened depending on daylight. It is necessary to use the appropriately designed lighting units owing to the ambient containing the moderate concentrations of ammonia. In the halls serving to the repairs and maintenance of agricultural machinery there are compared the fluorescent and gas tube illuminating systems. Economically, these systems are comparable. Keywords: stables for dairy cows, repair and maintenance halls, livestock production, illumination 5

Obsah I. CÍL METODIKY II. VLASTNÍ POPIS METODIKY 1. Úvod 2. Požadavky na osvětlení 3. Moderní světelné zdroje a jejich porovnání 4. Svítidla 5. Příklady osvětlovacích soustav 6. Ekonomika osvětlení a porovnání osvětlovacích soustav III. SROVNÁNÍ NOVOSTI POSTUPU IV. POPIS UPLATNĚNÍ METODIKY V. SEZNAM POUŽITÉ SOUVISEJÍCÍ LITERATURY VI. SEZNAM PUBLIKACÍ, KTERÉ PŘEDCHÁZELY METODICE 6

I. CÍL METODIKY Cílem metodiky je poskytnout ucelené informace o možnostech osvětlování typických zemědělských objektů s využitím moderních světelných zdrojů a svítidel. II. VLASTNÍ POPIS METODIKY 1. Úvod Tato metodika je zaměřena na vybrané zemědělské objekty, které jsou typické pro zemědělské podniky a které se vyskytují ve značných počtech. Jedná se především o opravárenské a údržbářské haly a dílny. Práce, které se v nich vykonávají mají obdobné požadavky na osvětlení. Osvětlení zde tvoří významnou složku pracovního prostředí a zásadním způsobem ovlivňuje produktivitu práce a její kvalitu. Další skupinou jsou některé objekty živočišné výroby, z nichž jsme se zaměřili na stáje pro chov dojnic. Jedná se o objekty s mnohonásobnou opakovatelností a kvalitní osvětlovací soustavy zajišťují jednak vhodné pracovní prostředí, zároveň i potřebné fyziologické osvětlení pro chovaná zvířata. Vedle dosažení příznivého welfare má osvětlení i výrazný vliv na užitkovost, a to především u dojného skotu. Požadavky na osvětlenost ve stájích pro dojnice vycházejí z Evropských norem pro osvětlování a odrážejí především hospodárnost investice i provozu osvětlovací soustavy. Na základě speciálních zootechnických požadavků lze však volit i hladiny osvětlenosti několikanásobně vyšší, s ohledem na předpokládanou vyšší užitkovost zvířat. Osvětlovací soustavy jsou navrženy s využitím nejnovějších technických poznatků, a to s ohledem na minimalizaci provozních nákladů, tedy spotřebu elektrické energie a zároveň i se zohledněním požadavků na maximální provozní spolehlivost. Minimalizace nákladů tak může výrazně ovlivnit hospodaření zemědělského podniku. 2. Požadavky na osvětlení Požadavky na osvětlovací soustavy vycházejí především z normy ČSN EN 12464-1 Světlo a osvětlení Osvětlení pracovních prostorů Část 1: Vnitřní pracovní prostory. Pro víceúčelové opravárenské a údržbářské prostory je třeba dosáhnout udržované osvětlenosti Ē m = 300 lx, index oslnění UGR L <25 a rovnoměrnosti osvětlení U o > 0,6. Pro náročnější práce, např. strojní opracování kovů, broušení apod. se vyžaduje Ē m = 500 lx, UGR L <19 a U o > 0,7. Pro oba typy prostorů se vyžaduje index podání barev R a > 80. Srovnávací rovina pro výpočet osvětlení je zde ve výšce 0,85 m nad podlahou místnosti. 7

Ve stájích pro hospodářská zvířata je požadovaná udržovaná osvětlenost dle ČSN EN 12464-1 Ē m = 50 lx,, rovnoměrnost osvětlení U o = 0,4, index oslnění UGR L není předepsán a index R a > 40. Podrobnější požadavky jsou uvedeny např. v [6]. Ve stájích pro dojnice se požaduje odstupňované osvětlení, kde v prostoru pohybu zvířat je osvětlenost Ē m = 50 lx a v místě krmení je Ē m = 100 lx. Dostatečné osvětlení v místě krmení u dojnic vychází z požadavku maximálního spotřebování krmiva zvířetem, z čehož se přímo odvíjí jeho mléčná užitkovost. Krmivo je tak třeba osvětlit co nejvíce, aby jeho dostatečný jas vytvořil u zvířete vhodný motivační impuls. 3. Moderní světelné zdroje a jejich porovnání Světelné zdroje zažívají v posledním období značný rozvoj. Správná volba světelného zdroje je základním předpokladem pro úspěšný návrh osvětlovací soustavy. Je třeba jej správně zvolit, a to s uvážením následujících vlastností - měrný výkon zdroje - užitečný život - cena - vhodnost s ohledem na princip osvětlovací soustavy. Dříve rozšířené teplotní zdroje (žárovky, halogenové žárovky) již svými parametry nestačí současným požadavkům. Obdobná situace je u rtuťových a směsových výbojek. Na druhé straně se intenzivně rozvíjejí světelné zdroje založené na nových konstrukčních principech. V tomto směru jsou zajímavé zejména světelné diody, halogenidové výbojky s keramickým hořákem a bezelektrodové indukční výbojky. Jejich použití v zemědělské praxi však nelze doporučit pro jejich zatím vysokou cenu. Takovéto výrobky se vyskytují na trhu i v cenách nižších. Jejich kvalita je však v těchto případech nedostatečná. Před takovýmito produkty je proto třeba uživatele varovat. Pro osvětlení zemědělských objektů, které jsou uvedeny v této metodice lze doporučit buď zářivky, nebo halogenidové výbojky. Oba tyto typy světelných zdrojů mají vysoký měrný výkon a dostatečně dlouhý život. Dřívější názory na nevhodnost zářivkového osvětlení v objektech živočišné výroby byly překonány, neboť moderní zářivková svítidla jsou vysoce odolná proti vlivu stájového prostředí a při použití elektronických předřadníků je eliminován i velký počet dříve nutných kontaktů, které byly tradičně příčinou provozních poruch. 8

Zářivky jsou vyráběny v nejrůznějším provedení. Pro praktické použití v zemědělských provozech přicházejí v úvahu lineární zářivky T5 s průměrem 16 mm. Konstrukčně jsou provedeny v délkách 1149 mm nebo 1449 mm (obr. 1). Oproti dříve užívaným zářivkám T8 (Ø 26 mm) mají vyšší měrný výkon (o 10 až 14 %) i delší život. Podle chromatičnosti světla jsou nejvhodnější provedení označovaná jako studená bílá, s náhradní teplotou chromatičnosti 3500 5300 K. Index podání barev R a je běžně v rozmezí 80 89. Jejich příkony jsou 25, 50, 54 W (1149 mm), nebo 32, 45, 49, 73, 80 W (1449 mm). Vybrané typy (Osram) a jejich parametry jsou uvedeny v tab. 1. Výrobce uvádí kromě řady vysokovýkonné (HO) i vysokovýkonnou řadu úspornou (HO ES), která vykazuje při stejném světelném toku další úsporu el. energie cca 10 %. Obr. 1: Lineární zářivka T5 Halogenidové výbojky jsou vyráběny v mnoha provedeních, lze je však rozdělit do dvou skupin: výbojky s křemenným hořákem a výbojky s keramickým hořákem. Jsou vhodné pro osvětlení rozlehlých prostorů, s výškou stropu od cca 6 m, do rotačně symetrických svítidel. Obdobně jako zářivky jsou vyráběny s různou teplotou chromatičnosti světla. Vhodným provedením je neutrálně bílá. Výbojky jsou pro tato svítidla v provedení s jednou paticí, s baňkou čirou nebo s elipsoidní baňkou pokrytou luminoforem. Výbojky s čirou baňkou, které jsou zde instalovány ve svislé poloze, však vytvářejí v ose svítidla nevhodné světelné efekty, proto je vhodnější použití výbojek s luminoforem. Vybrané typy (Osram) a jejich parametry jsou uvedeny v tab. 2 a na obr. 2. Výhodou při použití halogenidových výbojek 250 nebo 400 W je jejich vysoký světelný tok a z toho vyplývající nízký počet světelných míst (tj. svítidel). Z toho pak vyplývá jednodušší elektrická instalace a jednodušší údržba. Nevýhodou je rozběhový čas pro dosažení plného světelného toku, nutnost vychladnutí výbojek před znovuzapnutím při výpadku el. proudu a vyšší pokles světelného toku v průběhu života. Udává se, že světelný tok poklesne na 80 % počáteční hodnoty. U zářivek je tato hodnota asi 85 %. 9

Tab. 1: Vybrané typy lineárních zářivek Označení Příkon W Sv. tok lm Sv. tok při 35 C lm Délka mm HO 49 W/827 49 4310 4900 1449 HO 49 W/830 49 4310 4900 1449 HO 49 W/840 49 4310 4900 1449 HO 49 W/865 49 4100 4600 1449 HO 49 W/880 49 4050 4610 1449 HO 54 W/827 54 4450 5000 1149 HO 54 W/830 54 4450 5000 1149 HO 54 W/835 54 4450 5000 1149 HO 54 W/840 54 4450 5000 1149 HO 54 W/865 54 4100 4750 1149 HO 54 W/880 54 4000 4500 1149 HO 80 W/827 80 6150 7000 1449 HO 80 W/830 80 6150 7000 1449 HO 80 W/840 80 6150 7000 1449 HO 80 W/865 80 5700 6650 1449 HO 80 W/880 80 5550 6400 1449 HO 45 W/827 ES 45 4310 4900 1449 HO 45 W/830 ES 45 4310 4900 1449 HO 45 W/840 ES 45 4310 4900 1449 HO 45 W/865 ES 45 4100 4600 1449 HO 50 W/827 ES 50 4450 5000 1149 HO 50 W/830 ES 50 4450 5000 1149 HO 50 W/840 ES 50 4450 5000 1149 HO 50 W/865 ES 50 4100 4750 1149 HO 73 W/827 ES 73 6150 7000 1449 HO 73W/830 ES 73 6150 7000 1449 HO 73 W/840 ES 73 6150 7000 1449 HO 73 W/865 ES 73 5700 6650 1449 LUMILUX T5 HO HIGH OUTPUT LUMILUX T5 HO HIGH OUTPUT ENERGY SAVER 10

Tab. 2: Vybrané typy halogenidových výbojek Označení Příkon Sv. tok Průměr Délka W lm mm mm HQI-E 250/D/PRO 250 19000 90 226 HQI-E 400/N clear 400 42000 120 285 HQI-E 400/N coated 400 40000 120 285 HQI-E 400/D/PRO 400 34000 120 290 HQI-E 1000/N 1000 100000 165 380 Obr. 2: Halogenidové výbojky POWERSTAR HQI-E (Osram) 4. Svítidla Vzhledem k neustálému zdokonalování světelných zdrojů dochází k upřesňování možností jejich aplikace v zemědělských objektech. Současně s tím se neustále technicky zdokonalují svítidla a zvyšuje se jejich provozní spolehlivost. Dřívější názory na použití zářivek v objektech živočišné výroby se značně změnily především zvýšením jejich spolehlivosti. Téměř výhradně se pro zářivková svítidla používají elektronické předřadníky, takže se snížilo množství kontaktů, které byly zdrojem poruch. Současně je běžné krytí svítidel IP 65 až IP 66, které s dalšími technickými opatřeními zajišťují vysokou ochranu vnitřních částí svítidla. Obdobně toto platí i pro svítidla výbojková, jejichž výhoda zůstává v možnosti použití zdrojů s vysokým příkonem. V objektech živočišné výroby jsou možnosti zavěšení svítidel v nejnižší části obvykle kolem 3 m. Z důvodů rovnoměrnosti osvětlení je nutno použít zdroje nižších příkonů, tedy zářivky. Svítidla je nutno volit tak, aby měla dostatečné krytí, nejlépe IP 66 a byla vyrobena z materiálů, které odolávají mírně agresivnímu prostředí, obsahující amoniak, příp. další nepříznivé složky. Příkladem vhodného svítidla je typ PRIMA 245 AC ET 5, uvedený na obr. 3. Běžně se těleso tohoto svítidla vyrábí z polykarbonátu (PC) a světelný kryt z čirého polykarbonátu. Tyto materiály jsou mechanicky značně odolné a jsou vhodné do prostorů bez 11

chemicky působících látek. V objektech živočišné výroby, tj. především ve stájích pro skot a prasata je těleso svítidla vyrobeno z ABS plastu (Forsan) a světelný kryt z akrylu (AC). Použité světelné zdroje jsou výhradně zářivky T5 (Ø 16 mm) s teplotou chromatičnosti 4000 K (bílá). Výhodou těchto zářivek je, že oproti zářivkám T8 (Ø 26 mm) dosahují maximálního světelného toku při 35 C. Této teploty je dosaženo uvnitř uzavřeného svítidla. Svítidla musí být vybavena elektronickým předřadníkem T5 v kombinaci se zářivkou typu ES. Jeho výhodou oproti elektronickému předřadníku T8 je nižší spotřeba elektrické energie až o 10 %, oproti konvečnímu předřadníku T8 až o 40 %. Obr. 3: Zářivkové svítidlo 2 x 45 W Variantou je provedení s elektronickým stmívatelným předřadníkem T5, a to - s rozhraním 1-10 V řízeným analogovým signálem - s rozhraním DALI ovládaným digitálně DALI protokolem nebo s funkcí Touch DIM Tento způsob umožňuje stmívání osvětlovací soustavy v závislosti na denním osvětlení a časově lineárně nabíhající a zhasínající osvětlení. Při požadavku minimálního osvětlení v noci je možno jej provozovat pro dosažení bezpečnostního osvětlení s osvětleností několika lx. Pro umožnění stmívaného režimu osvětlovací soustavy je nutno použít adapteru (obr. 4), který může být přímo připojen ke svítidlu, nebo může být připojen samostatným kabelem. Při požadavku spínání, kdy je osvětlení spínáno v závislosti na dosažení požadované osvětlenosti denním světlem je možno použít kombinaci jednoduchého čidla osvětlenosti a časového spínače, která ovládá spínání osvětlovací soustavy. 12

Obr. 4: Adapter pro regulaci osvětlení Při použití svítidel v mírně agresivním prostředí objektů živočišné výroby je z hlediska provozní spolehlivost nesmírně důležité, aby při dostatečném krytí byla zajištěna zábrana vnikání vzduchu do svítidla. Toho je dosaženo ventilační ucpávkou, např. typu BVPB 01 (obr. 5). Ucpávka je vyrobena z polyamidu velikosti M12 x 1,5 a zajišťuje eliminaci kondenzačních par ve svítidle. Svítidla je navíc třeba osadit šroubovacími vývodkami, např. PG 13,5 pro bezpečné zajištění těsnění a eliminaci pnutí. Takto vybavené svítidlo je uvedeno na obr. 6. Obr. 5: Ventilační ucpávka svítidla 13

Obr. 6: Zářivkové svítidlo vybavené ventilační ucpávkou a šroubovacími vývodkami Při montáži a instalaci svítidel, především v prostorách živočišné výroby, je třeba dbát na pečlivost, zajišťující jejich dokonalé utěsnění. V praxi je proto vhodné nakoupit svítidla již smontovaná, a to včetně všech doplňků, které dodavatelská firma přiveze na místo instalace. Pro použití ve vyšších prostorech, kde je možno volit závěsnou výšku svítidel alespoň 6 m, je vedle zářivkových osvětlovacích soustav variantou i použití výbojkových svítidel s vysokým jmenovitým příkonem. Výhodou je malý počet světelných míst (svítidel) a z toho vyplývající jednodušší montáž i údržba. Nevýhodou je časová prodleva mezi zapnutím svítidel a dosažením provozního světelného toku. Vhodnými prostory pro takovéto použití mohou být opravárenské a údržbářské haly zemědělských podniků. Svítidla jsou nejlépe rotačně symetrická, v krytí IP 65 až IP 66, se světlenými zdroji 250 W, lépe však 400 W. Z důvodů vhodného barevného podání i dostatečně vysokého měrného výkonu jsou použitelné halogenidové výbojky. Příkladem vhodného svítidla je typ MODUS BELAL 400 Q, uvedený na obr. 7. 14

Obr. 7: Výbojkové svítidlo halogenidové 400 W 5. Příklady osvětlovacích soustav 5.1. Osvětlení opravárenské haly, varianta zářivky Typická hala pro opravu zemědělské techniky s půdorysnými rozměry 11,7 x 30 m, sedlová střecha, výška stěn 6,1 m, jeřábová dráha. Předpokládá se průměrná čistota prostředí a činitel odrazu stropu 0,6, stěn 0,4 a podlahy 0,2. Světelné technické požadavky Ē m = 300 lx UGR L = 22 U o = 0,6 R a = 80 Použitá svítidla TREVOS a.s. Typ: PRIMA 245 AC ET5 ES Název: 2x45W, T5, EVG, průmyslové Krytí: IP66 Zdroj: FQ 45 W/840 ES G5, LUMILUX T5 HO Cool White 16 mm 45W, 4900 lm, 20000 hod, Ra 80 15

Počet svítidel: 33 Schématicky je soustava v perspektivním pohledu uvedena na obr. 8. Celkový počet svítidel je 33, jejich rozteč v řadě je 2,727 m, vzdálenost řad je 3,9 m. Závěsná výška svítidel je 6 m. Obr. 8: Zářivková osvětlovací soustava opravárenské haly Světelně technické parametry osvětlovací soustavy jsou následující: Udržovací činitel 0,62 Minimální osvětlenost 187 lx Střední osvětlenost 328 lx Maximální osvětlenost 390 lx Rovnoměrnost 0,57 UGR minimální 20,6 střední 21,2 maximální 22,0 Předpokládaný interval čištění svítidel je 12 měsíců. 16

5.2 Osvětlení opravárenské haly, varianta výbojky Stejná hala jako v odst. 5.1. Použitá svítidla MODUS Praha Typ: MODUS BELAL 400Q/3,5 A/S17 Název: Výbojkové svítidlo, halogenidová výb., objímka pol. horní Krytí: IP65 Zdroj: HQI-E 400/N E40, POWERSTAR HQI-E, coated 400 W, 40000 lm, 12000 hod. Počet svítidel: 8 V perspektivním pohledu je soustava uvedena na obr. 9. Celkový počet svítidel je 8, ve 3 řadách, v počtu 3-2-3. Rozteč svítidel v řadách je 12 m, vzdálenost řad je 3,5 m. Závěsná výška svítidel v krajních řadách je 5,8 m, ve střední řadě 6,5 m. Obr. 9: Výbojková osvětlovací soustava opravárenské haly Světelně technické parametry osvětlovací soustavy jsou následující: Udržovací činitel 0,58 Minimální osvětlenost 234 lx 17

Střední osvětlenost 334 lx Maximální osvětlenost 430 lx Rovnoměrnost 0,70 UGR minimální 20,8 střední 22,7 maximální 24,8 Předpokládaný interval čištění svítidel je 12 měsíců. 5.3 Osvětlení strojní dílny Typický prostor dílny pro jemné strojní práce, broušení, tolerance < 0,1 mm. Půdorysné rozměry 6 x 12,5 m, výška 3 m. Předpokládá se průměrná čistota prostředí a činitel odrazu stropu 0,6, stěn 0,4 a podlahy 0,2. Světelné technické požadavky Ē m = 500 lx UGR L = 19 U o = 0,6 R a = 80 Použitá svítidla TREVOS a.s. Typ: PRIMA 245 AC ET5 ES Název: 2x45W, T5, EVG, průmyslové Krytí: IP66 Zdroj: FQ 45 W/840 ES G5, LUMILUX T5 HO Cool White 16 mm 45W, 4900 lm, 20000 hod, Ra 80 Počet svítidel: 12 18

Schématicky je soustava v perspektivním pohledu uvedena na obr. 10. Celkový počet svítidel je 12, jejich rozteč v řadě je 2,083 m, vzdálenost řad je 3m. Obr. 10: Zářivková osvětlovací soustava strojní dílny Světelně technické parametry osvětlovací soustavy jsou následující: Udržovací činitel 0,61 Minimální osvětlenost 407 lx Střední osvětlenost 686 lx Maximální osvětlenost 814 lx Rovnoměrnost 0,59 UGR minimální 15,9 střední 17,5 maximální 19,0 Předpokládaný interval čištění svítidel je 12 měsíců. 5.4 Osvětlení stáje pro dojnice (99 ks), šířky 17,5 m Typizovaná stáj s rozponem 17,5 m a délkou 56,4 m. Doporučená plocha prosvětlujících dílů střechy je 10 % z celkové plochy střešního pláště. Stáj má 3 řady boxů a 19

bočně umístěnou krmnou chodbu. Výška u podélných stěn je 3,5 m, střecha má sklon 22, nejvyšší výška 7 m. Předpokládá se činitel odrazu stropu (střechy) 0,4, stěn 0,5 a podlahy 0,3. Světelně technické požadavky: Ē m = 50 lx, osvětlenost v místě krmení 100 lx Osvětlovací soustava spínaná ve dvou stupních: 1. Ē m = 50 lx v celém půdorysu stáje 2. Ē m = 100 lx v místě krmení, Ē m = 50 lx v ostatním půdorysu stáje UGR L není předepsán U o = 0,4 R a > 40 Použitá svítidla TREVOS a.s. Typ: PRIMA 145 ABS AC VU PG ET5 ES Název: 1x45W, T5, EVG, průmyslové, základna ABS, difuzor AC, ucpávka, vývodka Krytí: IP66 Zdroj: FQ 45 W/840 ES G5, LUMILUX T5 HO Cool White 16 mm 45W, 4900 lm, 20000 hod, Ra 80 Počet svítidel: 35 Rozmístění svítidel je uvedeno na obr. 11, 12 a 13. Celkový počet svítidel je 35, jsou umístěna ve 3 řadách, vzdálených 6,25 m. Závěsná výška svítidel střední řady je 6,5 m, krajních řad 4 m. Základní rozteč svítidel v řadě je 7,05 m, v řadě nad krmnou chodbou je 3,525 m. Na koncích střední řady a řady nad krmnou chodbou jsou přidána svítidla (rozteč od předposledního svítidla 2,325 m). 20

Obr. 11: Rozmístění svítidel ve stáji pro 99 dojnic řez Obr. 12: Rozmístění svítidel ve stáji pro 99 dojnic půdorys (osvětlení krmné chodby 100 lx) Obr. 13: Rozmístění svítidel ve stáji pro 99 dojnic půdorys (osvětlení celé stáje 50 lx) 21

Světelně technické parametry osvětlovací soustavy jsou následující: při krmení mimo krmení (Ē m = 50 lx v celé ploše) krmná chodba ostatní plocha krmná chodba ostatní plocha celková plocha Udržovací činitel 0,63 0,61 0,58 0,57 0,57 Minimální osvětlenost 87 lx 37 lx 38 lx 38 lx 38 lx Střední osvětlenost 108 lx 68 lx 62 lx 58 lx 59 lx Maximální osvětlenost 135 lx 102 lx 87 lx 87 lx 87 lx Rovnoměrnost 0,81 0,55 0,61 0,65 0,64 Předpokládaný interval čištění svítidel je 12 měsíců. 5.5 Osvětlení stáje pro dojnice (252 ks), šířky 32 m osvětlení nad krmným stolem Typizovaná stáj s rozponem 32 m a délkou 72 m. Doporučovaná plocha prosvětlujících dílů střechy je 10 % z celkového střešního pláště. Stáj má 6 řad boxů a symetricky umístěnou krmnou chodbu. Výška u podélných stěn je 3,5 m, střecha má sklon 22, nejvyšší výška je 9,95 m. Předpokládá se činitel odrazu stropu (střechy) 0,4, stěn 0,5 a podlahy 0,3. Světelně technické požadavky jsou stejné jak uvedeno v odst. 5.4 Použitá svítidla TREVOS a.s. Typ: PRIMA 245 ABS AC VU PG ET5 ES Název: 2x45W, T5, EVG, průmyslové, základna ABS, difuzor AC, ucpávka, vývodka Krytí: IP66 Zdroj: FQ 45 W/840 ES G5, LUMILUX T5 HO Cool White 16 mm 45W, 4900 lm, 20000 hod, Ra 80 Počet svítidel: 39 22

Rozmístění svítidel je uvedeno na obr. 14, 15 a 16. Celkový počet svítidel je 39, jsou umístěna ve 3 řadách, vzdálených 10 m. Závěsná výška svítidel střední řady je 8,5 m, krajních řad 5,5 m. Rozteč svítidel v krajních řadách je 9 m, ve střední řadě 3,18 m. Světelně technické parametry soustavy jsou následující: při krmení mimo krmení (Ē m = 50 lx v celé ploše) krmná chodba ostatní plocha krmná chodba ostatní plocha celková plocha Udržovací činitel 0,60 0,59 0,59 0,57 0,59 Minimální osvětlenost 66 lx 31 lx 56 lx 28 lx 28 lx Střední osvětlenost 107 lx 78 lx 64 lx 60 lx 61 lx Maximální osvětlenost 117 lx 105 lx 71 lx 88 lx 88 lx Rovnoměrnost 0,61 0,40 0,87 0,47 0,46 Předpokládaný interval čištění svítidel je 12 měsíců. Obr. 14: Rozmístění svítidel ve stáji pro 252 dojnic, svítidla nad krmnou chodbou řez Obr. 15: Rozmístění svítidel ve stáji pro 252 dojnic, svítidla nad krmnou chodbou půdorys (osvětlení krmné chodby 100 lx) 23

Obr. 16: Rozmístění svítidel ve stáji pro 252 dojnic, svítidla nad krmnou chodbou půdorys (osvětlení celé stáje 50 lx) 5.6 Osvětlení stáje pro dojnice (252 ks), šířky 32 m osvětlení nad krmišti Jedná se o stejný typ stáje, jak je uvedeno v odst. 5.5. Rozdíl je ve způsobu osvětlení krmné chodby. Světelně technické požadavky jsou stejné jak uvedeno v odst. 5.4. Použitá svítidla TREVOS a.s. Typ: PRIMA 245 ABS AC VU PG ET5 ES Název: 2x45W, T5, EVG, průmyslové, základna ABS, difuzor AC, ucpávka, vývodka Krytí: IP66 Zdroj: FQ 45 W/840 ES G5, LUMILUX T5 HO Cool White 16 mm 45W, 4900 lm, 20000 hod, Ra 80 Počet svítidel: 36 24

Rozmístění svítidel je uvedeno na obr. 17, 18 a 19. Celkový počet svítidel je 36 a jsou umístěna ve 4 řadách, symetricky k podélnému řezu stavbou. Dvě řady svítidel nad krmišti jsou od sebe vzdáleny 4 m, vzdálenost od nich ke krajním řadám je 8,825 m. Rozteč svítidel v řadách nad krmišti je 7,2 m, v krajních řadách 9,257 m. Závěsná výška svítidel je 5,5 m. Světelně technické parametry soustavy jsou následující: krmná chodba při krmení ostatní plocha mimo krmení (Ē m = 50 lx v celé ploše) krmná chodba ostatní plocha celková plocha Udržovací činitel 0,61 0,59 0,60 0,59 0,59 Minimální osvětlenost 65 lx 33 lx 33 lx 25 lx 25 lx Střední osvětlenost 116 lx 72 lx 65 lx 54 lx 56 lx Maximální osvětlenost 136 lx 116 lx 88 lx 84 lx 88 lx Rovnoměrnost 0,56 0,46 0,51 0,47 0,45 Předpokládaný interval čištění svítidel je 12 měsíců. Obr. 17: Rozmístění svítidel ve stáji pro 252 dojnic, svítidla nad krmišti řez 25

Obr. 18: Rozmístění svítidel ve stáji pro 252 dojnic, svítidla nad krmišti půdorys (osvětlení krmné chodby 100 lx) Obr. 19: Rozmístění svítidel ve stáji pro 252 dojnic, svítidla nad krmišti půdorys (osvětlení celé stáje 50 lx) Při porovnání osvětlovací soustavy s variantou dle odst. 5.5 je zde instalováno o 3 svítidla méně (o 8 %). Svítidla pro osvětlení střední části stáje jsou umístěna v nižší výšce a jejich příspěvek na osvětlení této části je větší než při svítidlech v jedné řadě ve vyšší výšce (odst. 5.5). Nevýhodou ovšem může být narušení prostoru touto instalací. 26

6. Ekonomika osvětlení a porovnání osvětlovacích soustav Požadavky na osvětlení v pracovních prostorech či v prostorech pro chov zvířat jsou vždy určitým kompromisem mezi fyziologickými potřebami lidí či zvířat a náklady na dosažení světelně technických parametrů. Tyto vztahy jsou velmi komplikované a jejich řešením je v praktické podobě akceptování parametrů osvětlovacích soustav, které jsou uváděny v technických standardech. V následujícím proto uvádíme příklady porovnání nákladů na osvětlovací soustavy, u nichž je dosaženo stejných světelně technických parametrů. Uvádíme náklady na svítidla a světelné zdroje, tj. bez dalšího elektroinstalačního vybavení a nákladů na montážní práce. 6.1 Osvětlení opravárenské haly Porovnání zahrnuje halu dle odst. 5.1, resp. 5.2, kdy je porovnáváno použití zářivek a výbojek, viz tab. 3. Uvažované ceny svítidel a světelných zdrojů jsou následující (bez DPH), včetně recyklačních příspěvků: svítidlo PRIMA 245 AC ET5 ES... 922,- Kč zářivka FQ 45W/840 ES G5, Lumilux T5... 178,- Kč svítidlo MODUS BELAL 400Q... 1 805,- Kč výbojka HQI 400/N, POWESTAR... 950,- Kč 27

Tab. 3: Porovnání nákladů na osvětlení opravárenské haly Osvětlovací soustava Svítidlo (Příkon) Zářivková PRIMA 245 Výbojková AC ET5 ES (100 W) MODUS BELAL 400 Q (425 W) Světelný zdroj FQ 45W/840 ES G5 HQI 400/N POWESTAR Počet svítidel Počet světelných zdrojů Náklady na svítidla Náklady na sv. zdroje Náklady na svítidla a sv. zdroje Celkový příkon ks ks Kč Kč Kč kw 33 66 30 426,- 11748,- 42 174,- 3,3 8 8 14 440,- 7 600,- 22 040,- 3,4 28

6.2 Osvětlení stáje pro dojnice Porovnání zahrnuje stáj pro dojnice (252 ks), šířky 32 m, ve dvou variantách instalace svítidel nad krmnou chodbou a to ve nestmívané a stmívané variantě. Údaje jsou uvedeny v tab. 4. Uvažované ceny svítidel, světelných zdrojů a regulačních komponentů jsou následující - svítidlo PRIMA 245 ABS AC VU 3F PG ET5 ES... 1303,- Kč - svítidlo PRIMA 245 ABS AC VU 3F PG ERT5 DIM ES se stmívatelným předřadníkem... 2163,- Kč - zářivka FQ 45W/840 ES G5, Lumilux T5...... 178,- Kč - senzor (HFDIM MICO 1-10V)...... 2070,- Kč Při použití stmívaného osvětlení dojde k úspoře elektrické energie asi 35 % oproti variantě, kdy je osvětlovací soustava spínána v závislosti na dosažení požadované osvětlenosti denním světlem. 29

Tab. 4: Porovnání nákladů na osvětlení stáje pro dojnice Osvětlovací Svítidlo Světelný Počet Počet Náklady na Náklady na Náklady Celkem Celkový Časově soustava (Příkon) zdroj svítidel světelných svítidla regulační na sv. příkon střední zdrojů vybavení zdroje příkon ks ks Kč Kč Kč Kč kw kw Nad krmným stolem nestmívaná PRIMA 245 ABS AC VU 3F PG ET5 ES FQ 45W/840 ES G5 39 78 50 817,- - 13 884,- 64 701,- 3,9 3,9 Nad krmným stolem stmívaná PRIMA 245 ABS AC VU 3F PG ERT5 DIMES FQ 45W/840 ES G5 39 78 84 357,- 2 070,- 13 884,- 100 311,- 3,94 2,56 Nad krmnými chodbami nestmívaná PRIMA 245 ABS AC VU 3F PG ET5 ES FQ 45W/840 ES G5 36 72 46 908,- - 12 816,- 59 724,- 3,6 3,6 Nad krmnými PRIMA 245 ABS AC FQ chodbami - VU 3F PG ERT5 45W/840 36 72 77 868,- 2 070,- 12 816,- 92 754,- 3,64 2,37 stmívaná DIM ES ES G5 30

III. SROVNÁNÍ NOVOSTI POSTUPU Způsoby osvětlení ve vybraných zemědělských objektech zavádějí progresivní technická řešení, u nichž jsou optimalizovány světelně technické parametry. Novost postupu spočívá především ve zjištění optimálních variant řešení, jak z hlediska použití technických prvků, tj. svítidel a světelných zdrojů, tak z pohledu optimalizace světelně technického řešení, tj. geometrického uspořádání a dosažení optimálních světelně technických parametrů při minimalizaci výrobních a provozních nákladů. IV. POPIS UPLATNĚNÍ METODIKY Způsoby řešení osvětlovacích soustav je vhodné použít při výstavbě nových stájí pro dojnice i pro rekonstrukce stávajících objektů. Použití osvětlovacích soustav v pomocných zemědělských provozech, jako jsou opravárenské a údržbářské haly, je aktuální ve všech případech, kdy dochází k obnově elektroinstalace i pro případy, kdy je rozhodnuto o totální výměně osvětlovacích soustav pro jejich celkovou zchátralost. Volba mezi zářivkovou či výbojkovou variantou závisí v podstatě na uživateli, příp. na jeho subjektivním technickém přístupu. V. LITERATURA 1) ČSN EN 12665 (36 0001). Světlo a osvětlení Základní termíny a kritéria pro stanovení požadavků na osvětlení. 2012 2) ČSN EN 12464-1 (36 0450). Světlo a osvětlení Osvětlení pracovních prostorů Část 1: Vnitřní pracovní prostory. 2012 3) NOVOTNÝ, J. Nová norma pro osvětlování. Světlo, 2003, roč. 6, č. 2, s. 39. ISSN 1212-0812 4) NOVOTNÝ, J.: Evropská norma pro osvětlování vnitřních prostorů. Světlo, 2004. roč. 7, č. 2, s. 44-46. ISSN 1212-0812 5) Umělé osvětlení v zemědělských provozech. Doporučený standard technický. Praha, ČKAIT 1998, 25 s. 6) HUTLA, P.: Osvětlování v zemědělství. Praha, ÚZPI 1998. 53 s. 7) HUTLA, P.: Energie pro osvětlení v živočišné výrobě. Světlo, 2001, roč. 4, s. 15-18. ISSN 1212-0812 31

8) DOLEŽAL, O., ČERNÁ, D.: Technika a technologie chovu skotu dojnice: Světlo ve stájích a dojírnách. Metodické listy 03/06. 1. vyd.. 8 s. Praha Uhříněves: Výzkumný ústav živočišné výroby. 2006, ISBN 80-86454-74-6 9) HUTLA, P., BOUČEK, J: High-pressure sodium discharge tubes lighting systems for dairy cows stables. Res. Agr. eng., 2000, roč. 46, č. 1, s. 17-23. ISSN 1212-9151 10) DOLEŽAL, J. et al.: Komfortní ustájení vysokoprodukčních dojnic. In: Odborná publikace VÚŽV. Uhříněves, VÚŽV 2002, s. 59-60. ISBN 80-86454-23-1 11) HUTLA, P.: Požadavky na osvětlování v objektech živočišné výroby. Mechanizace zemědělství, ŽV Speciál, 1998, č. 2, s. 30-33 12) VEGRICHT, J.: Modelová řešení stájí a farem pro chov dojnic. Praha, VUZT 2008. 112 S., ISBN 978-80-86884-34-9 13) TNI 36 0451. Údržba vnitřních osvětlovacích soustav. 2006 14) HABEL, J. et al.: Světlo a osvětlování. Praha, FCC Public 2013. 624 s. ISBN-978-80- 86534-21-3 VI. SEZNAM PUBLIKACÍ, KTERÉ PŘEDCHÁZELY METODICE HUTLA, P.,VYHLÍDKO, L., ŠIMON, J.: Osvětlení stájí pro dojnice. Světlo, 16, (2013), č. 6, s. 40-43. ISSN 1212-0812 HUTLA, P., BÍMA, V., MIČÍN, R.: Možnosti osvětlení zemědělské opravárenské haly. Agritech Science, 8, (2014), ISSN 1802-8942 [v tisku] 32

Autoři: Ing. Petr Hutla, CSc. Ing. Václav Bíma Ing. Rostislav Mičín Ing. Miroslav Češpiva Název: Modelová řešení osvětlovacích soustav ve vybraných zemědělských objektech Vydal: Výzkumný ústav zemědělské techniky, v.v.i. Praha 6 - Ruzyně Foto na obálce: FARMTEC, a.s. Rok vydání: 2013 Náklad: 80 výtisků ISBN: 978-80-86884-72-1 33